سال گذشته، تیم شنگ ژیگائو، محقق مرکز میدان مغناطیسی بالا در موسسه علوم فیزیکی هفی، آکادمی علوم چین، یک مدولاتور الکترواپتیکی تراهرتز فعال و هوشمند با تکیه بر دستگاه آزمایشی میدان مغناطیسی بالا در حالت پایدار توسعه داد. این تحقیق در ACS Applied Materials & Interfaces منتشر شده است.
اگرچه فناوری تراهرتز از ویژگی‌های طیفی برتر و چشم‌اندازهای کاربردی گسترده‌ای برخوردار است، اما کاربرد مهندسی آن هنوز به دلیل توسعه مواد تراهرتز و اجزای تراهرتز به طور جدی محدود شده است. در میان آنها، کنترل فعال و هوشمند موج تراهرتز توسط میدان خارجی، یک جهت تحقیقاتی مهم در این زمینه است.
این تیم تحقیقاتی با هدف دستیابی به مسیر تحقیقاتی پیشرفته در مورد اجزای اصلی تراهرتز، یک مدولاتور تنش تراهرتز بر اساس ماده دو بعدی گرافن [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)]، یک مدولاتور کنترل‌شده با نور پهن‌باند تراهرتز بر اساس اکسید به‌شدت مرتبط [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] و یک منبع تراهرتز تک‌فرکانسی جدید مبتنی بر فونون با کنترل مغناطیسی [Advanced Science 9, 2103229(2021)] اختراع کرده‌اند. لایه نازک اکسید الکترون مرتبط با دی‌اکسید وانادیوم به عنوان لایه عملکردی انتخاب شده، طراحی ساختار چندلایه و روش کنترل الکترونیکی اتخاذ شده است. مدولاسیون فعال چندمنظوره انتقال، انعکاس و جذب تراهرتز حاصل می‌شود (شکل الف). نتایج نشان می‌دهد که علاوه بر عبور و جذب، بازتاب و فاز بازتاب نیز می‌توانند به طور فعال توسط میدان الکتریکی تنظیم شوند، که در آن عمق مدولاسیون بازتاب می‌تواند به 99.9٪ و فاز بازتاب می‌تواند به مدولاسیون ~180 درجه برسد (شکل b). جالب‌تر اینکه، برای دستیابی به کنترل الکتریکی هوشمند تراهرتز، محققان دستگاهی با یک حلقه بازخورد جدید "تراهرتز - الکتریکی - تراهرتز" طراحی کرده‌اند (شکل c). صرف نظر از تغییرات در شرایط شروع و محیط خارجی، دستگاه هوشمند می‌تواند به طور خودکار در حدود 30 ثانیه به مقدار مدولاسیون تراهرتز تنظیم شده (مورد انتظار) برسد.
(الف) نمودار شماتیک یکمدولاتور الکترواپتیکیبر اساس VO2
(ب) تغییرات عبور، بازتاب، جذب و فاز بازتاب با جریان اعمالی
(ج) نمودار شماتیک کنترل هوشمند
توسعه یک تراهرتز فعال و هوشمندمدولاتور الکترواپتیکیبر اساس مواد الکترونیکی مرتبط، ایده جدیدی برای تحقق کنترل هوشمند تراهرتز ارائه می‌دهد. این کار توسط برنامه ملی تحقیق و توسعه کلیدی، بنیاد ملی علوم طبیعی و صندوق هدایت آزمایشگاه میدان مغناطیسی بالا استان آنهویی پشتیبانی شده است.
زمان ارسال: ۸ آگوست ۲۰۲۳