亮點(diǎn) | 超材料主動調(diào)制太赫茲波,微流集成技術(shù)出新招
發(fā)布時間:2020-03-24
由人工亞波長結(jié)構(gòu)單元周期排列組成的超材料因其新穎的光學(xué)特性引起了科學(xué)界的廣泛興趣。其中,表面等離子體的金屬開口諧振環(huán)(SRRs)作為超材料的基本組成單元,通過幾何結(jié)構(gòu)的設(shè)計展現(xiàn)了對太赫茲波(THz)優(yōu)異的調(diào)制特性。
近日,天津大學(xué)姚建銓院士、張璋博士、棗莊學(xué)院梁蘭菊教授課題組利用微流集成超材料器件,通過改變有機(jī)液體濃度實(shí)現(xiàn)對THz波主動調(diào)制,這為制備基于超材料的THz波調(diào)制器提供了另一種新的思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在Photonics Research 2019年第12期上,并被主編選為Editors' Pick。
該項(xiàng)工作將設(shè)計的微流道與超材料集成在一起,將含水有機(jī)液體作為THz波耗盡層注入到該器件中并使之流動。由于耗盡層中水分子結(jié)構(gòu)的極性引起了THz波的衰減,這種阻尼效應(yīng)與超材料諧振響應(yīng)的“并聯(lián)”式耦合實(shí)現(xiàn)了太赫茲波主動調(diào)制。通過調(diào)節(jié)有機(jī)液體中的水含量,可以使該器件獲得對THz波強(qiáng)度接近90%的調(diào)制深度和超過210°的相位調(diào)制。
基于連續(xù)小波變換的時頻聯(lián)合分析揭示了水含量變化所消耗的能量,并表明水含量的增加產(chǎn)生較小的轉(zhuǎn)動慣量,這可能有利于縮短耗盡層弛豫時間。從根本上講,這項(xiàng)工作突出了太赫茲器件中水的可利用性,為太赫茲光子學(xué)主動調(diào)制提供了另一種新的方法。
下一步的研究目標(biāo)是繼續(xù)深入研究并改善微流道的結(jié)構(gòu)設(shè)計及超材料的電磁響應(yīng)特性,以探索功能更多、性能更好的微流集成超材料調(diào)制器及傳感器。