Eelmisel aastal töötas Hiina Teaduste Akadeemia Hefei Füüsikateaduste Instituudi Kõrge Magnetvälja Keskuse teadlase Sheng Zhigao meeskond välja aktiivse ja intelligentse terahertsi elektrooptilise modulaatori, mis tugineb statsionaarsel kõrge magnetväljaga eksperimentaalsele seadmele. Uuring avaldati ajakirjas ACS Applied Materials & Interfaces.
Kuigi terahertsitehnoloogial on suurepärased spektraalsed omadused ja laialdased rakendusvõimalused, on selle insenerirakendused endiselt tõsiselt piiratud terahertsimaterjalide ja terahertsikomponentide arendamisega. Nende hulgas on terahertsilaine aktiivne ja intelligentne juhtimine välise välja abil selles valdkonnas oluline uurimissuund.
Terahertsi põhikomponentide tipptasemel uurimissuuna poole püüdledes on uurimisrühm leiutanud kahemõõtmelisel materjalil grafeenil põhineva terahertsi pingemodulaatori [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], tugevalt seotud oksiidil põhineva terahertsi lairiba fotojuhitava modulaatori [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] ja foononitel põhineva uue ühesagedusliku magnetiliselt juhitava terahertsi allika [Advanced Science 9, 2103229(2021)]. Funktsionaalkihiks valiti seotud elektronoksiidi vanaadiumdioksiidi kile, kasutati mitmekihilist struktuuri ja elektroonilist juhtimismeetodit. Saavutati terahertsi läbilaskvuse, peegelduse ja neeldumise multifunktsionaalne aktiivne modulatsioon (joonis a). Tulemused näitavad, et lisaks läbilaskvusele ja neeldumisvõimele saab elektrivälja abil aktiivselt reguleerida ka peegeldusvõimet ja peegeldusfaasi, mille puhul peegeldusvõime modulatsiooni sügavus võib ulatuda 99,9%-ni ja peegeldusfaas ~180° modulatsioonini (joonis b). Veelgi huvitavam on see, et intelligentse terahertsise elektrilise juhtimise saavutamiseks konstrueerisid teadlased seadme uudse „teraherts – elektriline-teraherts“ tagasisideahelaga (joonis c). Sõltumata algtingimuste ja väliskeskkonna muutustest suudab nutiseade automaatselt saavutada seatud (eeldatava) terahertsise modulatsiooni väärtuse umbes 30 sekundiga.
(a) Skemaatiline diagrammelektrooptiline modulaatorVO2 põhjal
(b) läbilaskvuse, peegelduvuse, neeldumisvõime ja peegeldusfaasi muutused mõjutatud vooluga
(c) intelligentse juhtimise skemaatiline diagramm
Aktiivse ja intelligentse terahertsi väljatöötamineelektrooptiline modulaatorSeotud elektroonilistel materjalidel põhinev uuring pakub uue idee terahertsi intelligentse juhtimise realiseerimiseks. Seda tööd toetasid riiklik võtmeuuringute ja -arenduse programm, riiklik loodusteaduste fond ja Anhui provintsi kõrge magnetvälja labori suunafond.
Postituse aeg: 08.08.2023