亮点 | 超材料主动调制太赫兹波，微流集成技术出新招
发布时间：2020-03-24
由人工亚波长结构单元周期排列组成的超材料因其新颖的光学特性引起了科学界的广泛兴趣。其中，表面等离子体的金属开口谐振环（SRRs）作为超材料的基本组成单元，通过几何结构的设计展现了对太赫兹波（THz）优异的调制特性。
近日，天津大学姚建铨院士、张璋博士、枣庄学院梁兰菊教授课题组利用微流集成超材料器件，通过改变有机液体浓度实现对THz波主动调制，这为制备基于超材料的THz波调制器提供了另一种新的思路。相关研究成果发表在Photonics Research 2019年第12期上，并被主编选为Editors' Pick。
该项工作将设计的微流道与超材料集成在一起，将含水有机液体作为THz波耗尽层注入到该器件中并使之流动。由于耗尽层中水分子结构的极性引起了THz波的衰减，这种阻尼效应与超材料谐振响应的“并联”式耦合实现了太赫兹波主动调制。通过调节有机液体中的水含量，可以使该器件获得对THz波强度接近90%的调制深度和超过210°的相位调制。
基于连续小波变换的时频联合分析揭示了水含量变化所消耗的能量，并表明水含量的增加产生较小的转动惯量，这可能有利于缩短耗尽层弛豫时间。从根本上讲，这项工作突出了太赫兹器件中水的可利用性，为太赫兹光子学主动调制提供了另一种新的方法。
下一步的研究目标是继续深入研究并改善微流道的结构设计及超材料的电磁响应特性，以探索功能更多、性能更好的微流集成超材料调制器及传感器。
