L'année dernière, l'équipe de Sheng Zhigao, chercheur au Centre des champs magnétiques élevés de l'Institut des sciences physiques de Hefei, Académie chinoise des sciences, a développé un modulateur électro-optique térahertz actif et intelligent, basé sur un dispositif expérimental de champ magnétique élevé en régime permanent. Ces recherches sont publiées dans ACS Applied Materials & Interfaces.
Bien que la technologie térahertz présente des caractéristiques spectrales supérieures et de vastes perspectives d'application, son application technique est encore sérieusement limitée par le développement de matériaux et de composants térahertz. Parmi ces derniers, le contrôle actif et intelligent des ondes térahertz par champ externe constitue un axe de recherche important dans ce domaine.
Français Visant l'orientation de recherche de pointe des composants de base térahertz, l'équipe de recherche a inventé un modulateur de contrainte térahertz basé sur le matériau bidimensionnel graphène [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], un modulateur photocontrôlé à large bande térahertz basé sur l'oxyde fortement associé [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] et une nouvelle source térahertz à commande magnétique monofréquence basée sur les phonons [Advanced Science 9, 2103229(2021)], le film de dioxyde de vanadium d'oxyde d'électrons associé est sélectionné comme couche fonctionnelle, la conception de la structure multicouche et la méthode de contrôle électronique sont adoptées. Une modulation active multifonctionnelle de la transmission, de la réflexion et de l'absorption térahertz est obtenue (Figure a). Les résultats montrent qu'outre la transmittance et l'absorptivité, la réflectivité et la phase de réflexion peuvent également être régulées activement par le champ électrique, la profondeur de modulation de la réflectivité pouvant atteindre 99,9 % et la phase de réflexion une modulation d'environ 180° (Figure b). Plus intéressant encore, pour réaliser un contrôle électrique térahertz intelligent, les chercheurs ont conçu un dispositif doté d'une nouvelle boucle de rétroaction « térahertz – électrique-térahertz » (Figure c). Quels que soient les changements des conditions initiales et de l'environnement extérieur, le dispositif intelligent peut atteindre automatiquement la valeur de modulation térahertz définie (attendue) en environ 30 secondes.
(a) Schéma d'unmodulateur électro-optiquebasé sur VO2
(b) changements de transmittance, de réflectivité, d'absorptivité et de phase de réflexion avec le courant imposé
(c) schéma de principe du contrôle intelligent
Le développement d'un térahertz actif et intelligentmodulateur électro-optiqueBasé sur des matériaux électroniques associés, ce projet propose une nouvelle approche pour la réalisation d'un contrôle intelligent térahertz. Ce travail a été soutenu par le Programme national de recherche et développement, la Fondation nationale des sciences naturelles et le Fonds de direction du laboratoire de champs magnétiques élevés de la province de l'Anhui.
Date de publication : 08/08/2023