O ano pasado, o equipo de Sheng Zhigao, investigador do Centro de Alto Campo Magnético do Instituto de Ciencias Físicas de Hefei, da Academia Chinesa das Ciencias, desenvolveu un modulador electroóptico de terahercios activo e intelixente baseado no dispositivo experimental de alto campo magnético en estado estacionario. A investigación publícase en ACS Applied Materials & Interfaces.
Aínda que a tecnoloxía de terahercios ten características espectrais superiores e amplas perspectivas de aplicación, a súa aplicación en enxeñaría aínda está seriamente limitada polo desenvolvemento de materiais e compoñentes de terahercios. Entre eles, o control activo e intelixente da onda de terahercios por campo externo é unha importante liña de investigación neste campo.
Co obxectivo de impulsar a investigación de vangarda nos compoñentes principais de terahercios, o equipo de investigación inventou un modulador de tensión de terahercios baseado no material bidimensional grafeno [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], un modulador fotocontrolado de banda ancha de terahercios baseado no óxido fortemente asociado [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] e unha nova fonte de terahercios de frecuencia única controlada magnéticamente baseada en fonóns [Advanced Science 9, 2103229(2021)]. Seleccionouse a película de dióxido de vanadio e óxido de electróns asociada como capa funcional, e adóptanse un deseño de estrutura multicapa e un método de control electrónico. Conséguese unha modulación activa multifuncional da transmisión, reflexión e absorción de terahercios (Figura a). Os resultados amosan que, ademais da transmitancia e a absortividade, a fase de reflectividade e reflexión tamén pode ser regulada activamente polo campo eléctrico, no que a profundidade de modulación da reflectividade pode alcanzar o 99,9 % e a fase de reflexión pode alcanzar unha modulación de ~180 ° (Figura b). Máis interesante aínda, para lograr un control eléctrico intelixente de terahercios, os investigadores deseñaron un dispositivo cun novo bucle de retroalimentación "terahercios-eléctrico-terahercios" (Figura c). Independentemente dos cambios nas condicións iniciais e do ambiente externo, o dispositivo intelixente pode alcanzar automaticamente o valor de modulación de terahercios establecido (esperado) en aproximadamente 30 segundos.
(a) Diagrama esquemático dunmodulador electroópticobaseado no VO2
(b) cambios de transmitancia, reflectividade, absortividade e fase de reflexión con corrente impresa
(c) diagrama esquemático do control intelixente
O desenvolvemento dun terahercio activo e intelixentemodulador electroópticobaseado en materiais electrónicos asociados proporciona unha nova idea para a realización do control intelixente de terahercios. Este traballo foi financiado polo Programa Nacional de Investigación e Desenvolvemento Clave, a Fundación Nacional de Ciencias Naturais e o Fondo de Dirección do Laboratorio de Alto Campo Magnético da provincia de Anhui.
Data de publicación: 08-08-2023