בשנה שעברה, צוותו של שנג ז'יגאו, חוקר במרכז לשדה מגנטי גבוה של מכון חפיי למדעי הפיזיקה, האקדמיה הסינית למדעים, פיתח מודולטור אלקטרו-אופטי טרה-הרץ פעיל ואינטליגנטי המבוסס על מכשיר ניסיוני לשדה מגנטי גבוה במצב יציב. המחקר פורסם ב-ACS Applied Materials & Interfaces.
למרות שלטכנולוגיית טרה-הרץ יש מאפיינים ספקטרליים עדיפים וסיכויי יישום רחבים, היישום ההנדסי שלה עדיין מוגבל באופן משמעותי על ידי פיתוח חומרי טרה-הרץ ורכיבי טרה-הרץ. ביניהם, בקרה אקטיבית וחכמה של גלי טרה-הרץ על ידי שדה חיצוני היא כיוון מחקר חשוב בתחום זה.
מתוך כיוון מחקר חדשני של רכיבי ליבה של טרה-הרץ, צוות המחקר המציא מודולטור מאמץ טרה-הרץ המבוסס על החומר הדו-ממדי גרפן [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], מודולטור פוטו-בוקר פס רחב של טרה-הרץ המבוסס על תחמוצת קשורה חזקה [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] ומקור טרה-הרץ חדש בתדר יחיד מבוקר מגנטי מבוסס פונונים [Advanced Science 9, 2103229(2021)]. נבחרה שכבת תחמוצת האלקטרונים הקשורה ונדיום דיאוקסיד כשכבה פונקציונלית, אומצה תכנון מבנה רב-שכבתי ושיטת בקרה אלקטרונית. מושגת אפנון אקטיבי רב-תכליתי של שידור, החזרה וקליטה של טרה-הרץ (איור א). התוצאות מראות שבנוסף להעברה ולספיגה, גם את שלב ההחזרה ואת שלב ההחזרה ניתן לווסת באופן פעיל על ידי השדה החשמלי, שבו עומק אפנון ההחזרה יכול להגיע ל-99.9% ושלב ההחזרה יכול להגיע ל-~180 מעלות אפנון (איור ב'). מעניין יותר, כדי להשיג בקרה חשמלית חכמה של טרה-הרץ, החוקרים תכננו מכשיר עם לולאת משוב חדשנית של "טרה-הרץ-חשמלי-טרה-הרץ" (איור ג'). ללא קשר לשינויים בתנאי ההתחלה ובסביבה החיצונית, המכשיר החכם יכול להגיע אוטומטית לערך אפנון הטרה-הרץ שנקבע (הצפוי) תוך כ-30 שניות.
(א) תרשים סכמטי שלמודולטור אלקטרו-אופטימבוסס על VO2
(ב) שינויים בהעברה, החזרה, ספיגה ופאזה החזרתית עם זרם מושפע
(ג) תרשים סכמטי של בקרה חכמה
פיתוח של טרה-הרץ פעיל ואינטליגנטימודולטור אלקטרו-אופטיהמבוסס על חומרים אלקטרוניים נלווים מספק רעיון חדש למימוש בקרה חכמה של טרה-הרץ. עבודה זו נתמכה על ידי התוכנית הלאומית למחקר ופיתוח מרכזיים, הקרן הלאומית למדעי הטבע וקרן הנחיית מעבדת השדה המגנטי הגבוה של מחוז אנחווי.
זמן פרסום: 8 באוגוסט 2023