โมดูเลเตอร์ไฟฟ้าออปติกเทราเฮิร์ตซ์อัจฉริยะที่ใช้งานได้รับการพัฒนาเรียบร้อยแล้ว

เมื่อปีที่แล้ว ทีมของเซิ่ง จื้อเกา นักวิจัยจากศูนย์สนามแม่เหล็กสูงของสถาบันวิทยาศาสตร์กายภาพเหอเฟย สถาบันวิทยาศาสตร์จีน พัฒนาเครื่องปรับคลื่นไฟฟ้าออปติกแบบเทอร์าห์เฮิร์ตซ์ที่แอคทีฟและชาญฉลาด โดยอาศัยการทดลองสนามแม่เหล็กสูงในสภาวะคงตัว อุปกรณ์.งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ใน ACS Applied Materials & Interfaces

แม้ว่าเทคโนโลยีเทราเฮิร์ตซ์จะมีลักษณะสเปกตรัมที่เหนือกว่าและมีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวาง แต่การใช้งานทางวิศวกรรมยังคงถูกจำกัดอย่างจริงจังโดยการพัฒนาวัสดุเทราเฮิร์ตซ์และส่วนประกอบเทราเฮิร์ตซ์ในหมู่พวกเขาการควบคุมคลื่นเทราเฮิร์ตซ์อย่างชาญฉลาดและชาญฉลาดโดยสนามภายนอกถือเป็นทิศทางการวิจัยที่สำคัญในสาขานี้

ทีมวิจัยได้คิดค้นเครื่องปรับความเค้นเทราเฮิร์ตซ์โดยใช้กราฟีนวัสดุสองมิติ โดยมุ่งเป้าไปที่ทิศทางการวิจัยที่ล้ำหน้าออปติคอลเมเตอร์6, 1700877(2018)], โมดูเลเตอร์ควบคุมด้วยแสงบรอดแบนด์เทราเฮิร์ตซ์ที่มีพื้นฐานมาจากออกไซด์ที่เกี่ยวข้องอย่างยิ่ง [ACS Appl.เมเตอร์.อินเตอร์.12, หลังจาก 48811(2020)] และแหล่งกำเนิดเทระเฮิรตซ์ที่ควบคุมด้วยแม่เหล็กความถี่เดียวที่ใช้โฟนอน [วิทยาศาสตร์ขั้นสูง 9, 2103229(2021)] ฟิล์มวาเนเดียมไดออกไซด์อิเล็กตรอนออกไซด์ที่เกี่ยวข้องถูกเลือกเป็นชั้นการทำงาน โครงสร้างหลายชั้น มีการใช้วิธีการออกแบบและการควบคุมทางอิเล็กทรอนิกส์การมอดูเลตแบบแอกทีฟแบบมัลติฟังก์ชั่นของการส่งผ่าน เทราเฮิร์ตซ์ การสะท้อน และการดูดซับทำได้สำเร็จ (รูปที่ ก)ผลการวิจัยพบว่า นอกเหนือจากการส่งผ่านและการดูดซับแล้ว เฟสการสะท้อนและการสะท้อนยังสามารถควบคุมได้โดยสนามไฟฟ้า ซึ่งความลึกของมอดูเลตการสะท้อนแสงสามารถเข้าถึง 99.9% และเฟสการสะท้อนสามารถเข้าถึงการปรับ ~ 180o (รูปที่ b) .สิ่งที่น่าสนใจยิ่งกว่านั้นคือเพื่อให้ได้การควบคุมไฟฟ้าแบบเทอร์เฮิร์ตซ์ที่ชาญฉลาด นักวิจัยได้ออกแบบอุปกรณ์ที่มีวงจรป้อนกลับแบบ "เทอร์เฮิร์ตซ์ - ไฟฟ้า - เทอร์เฮิร์ตซ์" ใหม่ (รูปที่ c)ไม่ว่าสภาวะการเริ่มต้นและสภาพแวดล้อมภายนอกจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร อุปกรณ์อัจฉริยะจะสามารถเข้าถึงค่าการมอดูเลตเทราเฮิร์ตซ์ที่ตั้งไว้ (คาดหวัง) ได้โดยอัตโนมัติในเวลาประมาณ 30 วินาที

(a) แผนผังของโมดูเลเตอร์ไฟฟ้าออปติกขึ้นอยู่กับ VO2

(b) การเปลี่ยนแปลงของการส่งผ่าน การสะท้อน การดูดซับ และเฟสการสะท้อนด้วยกระแสอิมเพรสชั่น

(c) แผนผังของการควบคุมอัจฉริยะ

การพัฒนาเทระเฮิรตซ์ที่แอคทีฟและชาญฉลาดโมดูเลเตอร์ไฟฟ้าออปติกขึ้นอยู่กับวัสดุอิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องทำให้เกิดแนวคิดใหม่ในการทำให้เกิดการควบคุมอัจฉริยะแบบเฮิร์ตซ์งานนี้ได้รับการสนับสนุนจากโครงการวิจัยและพัฒนาที่สำคัญแห่งชาติ มูลนิธิวิทยาศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติ และกองทุนทิศทางห้องปฏิบัติการสนามแม่เหล็กสูงของมณฑลอันฮุย