Metadevice For Dynamically Controlling Thz Wavefronts 777x380 1 2
Thông tin công nghệ

Kiểm soát động các mặt sóng THz bằng cách xoay các lớp siêu bề mặt xếp tầng

Một siêu thiết bị để điều khiển động các mặt sóng THz bằng cách xoay các lớp siêu bề mặt xếp tầng. Tín dụng: Đại học Thượng Hải

Các siêu bề mặt xếp tầng để điều khiển động các mặt sóng THz

Sóng điện từ (EM) ở chế độ terahertz (THz) góp phần vào các ứng dụng quan trọng trong truyền thông, hình ảnh an ninh và cảm biến sinh học và hóa học. Khả năng ứng dụng rộng rãi như vậy đã dẫn đến những tiến bộ công nghệ đáng kể. Tuy nhiên, do sự tương tác yếu giữa các vật liệu tự nhiên và sóng THz, các thiết bị THz thông thường thường cồng kềnh và kém hiệu quả. Mặc dù các thiết bị THz hoạt động siêu nhỏ gọn đã tồn tại, nhưng các phương pháp tiếp cận điện tử và quang tử hiện tại để điều khiển động đã thiếu hiệu quả.

Gần đây, sự phát triển nhanh chóng trong siêu bề mặt đã mở ra khả năng mới cho việc tạo ra các thiết bị THz siêu nhỏ gọn, hiệu quả cao để điều khiển mặt sóng động. Siêu vật liệu siêu mỏng được hình thành bởi các vi cấu trúc phẳng dưới bước sóng (tức là siêu nguyên tử), siêu bề mặt cho phép đáp ứng quang học được điều chỉnh phù hợp để kiểm soát các mặt sóng EM. Bằng cách xây dựng các siêu bề mặt có cấu hình pha nhất định được thiết kế trước cho các sóng truyền qua hoặc phản xạ, các nhà khoa học đã chứng minh các hiệu ứng thao tác sóng hấp dẫn, chẳng hạn như độ lệch ánh sáng bất thường, thao tác phân cực, spin-Hall và ảnh ba chiều.

Trình diễn thiết bị chuyển hướng dầm động: (a) Sơ đồ của thiết bị chuyển động, bao gồm hai lớp bề mặt truyền động được căn chỉnh bởi một giai đoạn quay cơ giới. (b) Ảnh trên (trái) và (c) xem dưới (phải) ảnh SEM của thiết bị chế tạo. (d) Sơ đồ của thiết lập thử nghiệm được hiển thị để mô tả đặc điểm của siêu thiết bị. (e) Thực nghiệm và (f) phân bố công suất tán xạ trường xa được mô phỏng với siêu thiết bị được chiếu sáng bởi đèn LCP ở 0,7 THz và phát triển dọc theo Đường dẫn I tại các thời điểm khác nhau. (g) Sự tiến hóa của các hướng sóng truyền trên mặt cầu có hướng k khi thiết bị di chuyển dọc theo Đường dẫn I và Đường dẫn II, với đường liền nét (ký hiệu hình sao) biểu thị kết quả mô phỏng (thực nghiệm). Ở đây, vùng màu xanh lam biểu thị góc vững chắc cho vùng phủ sóng lái. Tín dụng: X. Cai et al., Doi 10.1117 / 1.AP.3.3.036003

Hơn nữa, việc tích hợp các phần tử tích cực với các siêu nguyên tử riêng lẻ bên trong các siêu bề mặt thụ động cho phép các siêu thiết bị “tích cực” có thể thao tác động các mặt sóng EM. Trong khi các phần tử hoạt động ở các bước sóng con sâu có thể dễ dàng tìm thấy trong chế độ vi sóng (ví dụ: điốt PIN và các varactor), và đóng góp thành công vào các siêu thiết bị hoạt động để điều hướng chùm tia, ảnh ba chiều có thể lập trình và hình ảnh động, chúng khó tạo ra ở tần số cao hơn THz . Khó khăn này là do hạn chế về kích thước và tổn thất ohmic đáng kể trong các mạch điện tử. Mặc dù tần số THz có thể kiểm soát chùm THz một cách thống nhất, nhưng chúng thường không thể điều khiển động các mặt sóng THz. Điều này cuối cùng là do thiếu khả năng điều chỉnh cục bộ ở các thang bước sóng sâu trong miền tần số này. Do đó, việc phát triển các phương pháp tiếp cận mới bỏ qua sự phụ thuộc vào điều chỉnh cục bộ là một ưu tiên.

Như đã báo cáo trong Advanced Photonics , các nhà nghiên cứu từ Đại học Thượng Hải và Đại học Fudan đã phát triển một khuôn khổ chung và các siêu thiết bị để đạt được khả năng kiểm soát động của mặt sóng THz. Thay vì kiểm soát cục bộ các siêu nguyên tử riêng lẻ trong siêu bề mặt THz (ví dụ: thông qua diode PIN, varactor, v.v.), chúng thay đổi phân cực của chùm ánh sáng bằng siêu bề mặt phân tầng nhiều lớp quay. Họ chứng minh rằng việc quay các lớp khác nhau (mỗi lớp thể hiện một cấu hình pha cụ thể) trong một siêu thiết bị phân tầng ở các tốc độ khác nhau có thể thay đổi động tính chất ma trận Jones hiệu quả của toàn bộ thiết bị, đạt được các thao tác đặc biệt của mặt sóng và đặc tính phân cực của chùm THz. Hai siêu thiết bị được chứng minh: siêu thiết bị đầu tiên có thể chuyển hướng hiệu quả chùm tia THz tới thông thường để quét trên phạm vi góc rắn rộng, trong khi thiết bị thứ hai có thể điều khiển động cả mặt sóng và phân cực của chùm THz.

Công trình này đề xuất một cách thay thế hấp dẫn để đạt được điều khiển động chi phí thấp của sóng THz. Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng công trình này sẽ truyền cảm hứng cho các ứng dụng trong tương lai trong radar THz, cũng như cảm biến và hình ảnh sinh học và hóa học.

Tham khảo: “Tự động điều khiển mặt sóng terahertz với bề mặt xếp tầng” của Xiaodong Cai, Rong Tang, Haoyang Zhou, Qiushi Li, Shaojie Ma, Dongyi Wang, Tong Liu, Xiaohui Ling, Wei Tan, Qiong He, Shiyi Xiao và Lei Zhou, ngày 26 tháng 6 2021, Quang tử nâng cao .
DOI: 10.1117 / 1.AP.3.3.036003

Theo Scitechdaily

What's your reaction?

Excited
0
Happy
0
In Love
0
Not Sure
0

You may also like

Leave a reply

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Website này sử dụng Akismet để hạn chế spam. Tìm hiểu bình luận của bạn được duyệt như thế nào.