L'année dernière, l'équipe de Sheng Zhigao, chercheur au Centre des champs magnétiques intenses de l'Institut des sciences physiques de Hefei (Académie chinoise des sciences), a mis au point un modulateur électro-optique térahertz actif et intelligent, s'appuyant sur un dispositif expérimental à champ magnétique intense en régime permanent. Ces travaux de recherche ont été publiés dans la revue ACS Applied Materials & Interfaces.
Bien que la technologie térahertz présente des caractéristiques spectrales supérieures et de vastes perspectives d'application, son utilisation concrète reste fortement limitée par le développement des matériaux et des composants térahertz. Parmi ceux-ci, le contrôle actif et intelligent des ondes térahertz par un champ externe constitue un axe de recherche important dans ce domaine.
S'inscrivant dans la recherche de pointe sur les composants essentiels des systèmes térahertz, l'équipe de recherche a mis au point un modulateur de contrainte térahertz basé sur le graphène [Adv. Optical Mater. 6, 1700877 (2018)], un modulateur photocommandé à large bande térahertz basé sur un oxyde fortement associé [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811 (2020)] et une nouvelle source térahertz monomode à commande magnétique basée sur les phonons [Advanced Science 9, 2103229 (2021)]. Un film de dioxyde de vanadium, oxyde d'électrons associé, a été choisi comme couche fonctionnelle. Une structure multicouche et une méthode de commande électronique ont été adoptées. Une modulation active multifonctionnelle de la transmission, de la réflexion et de l'absorption térahertz a ainsi été obtenue (Figure a). Les résultats montrent qu'en plus de la transmittance et de l'absorptivité, la réflectivité et la phase de réflexion peuvent également être activement régulées par le champ électrique. La profondeur de modulation de la réflectivité peut atteindre 99,9 % et la phase de réflexion environ 180° (figure b). Plus intéressant encore, pour réaliser un contrôle électrique intelligent en térahertz, les chercheurs ont conçu un dispositif doté d'une boucle de rétroaction « térahertz – électrique-térahertz » inédite (figure c). Quelles que soient les variations des conditions initiales et de l'environnement extérieur, ce dispositif intelligent atteint automatiquement la valeur de modulation térahertz souhaitée en une trentaine de secondes.
(a) Schéma d'unmodulateur électro-optiquebasé sur le VO2
(b) variations de la transmittance, de la réflectivité, de l'absorptivité et de la phase de réflexion en fonction du courant imposé
(c) schéma de principe de la commande intelligente
Le développement d'un térahertz actif et intelligentmodulateur électro-optiqueL'utilisation de matériaux électroniques associés ouvre de nouvelles perspectives pour la réalisation d'une commande intelligente en térahertz. Ces travaux ont bénéficié du soutien du Programme national clé de recherche et développement, de la Fondation nationale des sciences naturelles et du Fonds directeur du Laboratoire des champs magnétiques intenses de la province d'Anhui.
Date de publication : 8 août 2023