Eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Sheng Zhigao vom Hefei Institute of Physical Science (HFIPS) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) hat einen aktiven und intelligenten elektrooptischen Terahertz (THz)-Modulator entwickelt. Ihre Ergebnisse wurden in veröffentlicht ACS Angewandte Materialien und Grenzflächen.
Die Terahertz-Technologie hat in den letzten Jahren aufgrund ihrer breiten Anwendungen in der Bildgebung, Kommunikation, Medizin und Sicherheit große Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Diese Anwendungen treiben den dringenden Bedarf an leistungsstarken THz-Geräten voran. Aktive und intelligente THz-Modulatoren sind eine dringende Voraussetzung für intelligente THz-Strahlabtastung und automatische Terahertz-Bildgebung.
In dieser Studie schlugen die Forscher diesen aktiven und intelligenten elektrooptischen THz-Modulator auf Basis von Vanadiumdioxid (VO2)-Film vor. Neben Transmission und Absorption kann es auch Reflexion und Phase von THz-Wellen elektrisch modulieren.
Durch die Verwendung eines durch elektrischen Strom induzierten Isolator-zu-Metall-Übergangs im VO2-Film erreichten die Forscher eine nahezu perfekte Antireflexion (99,9 % Modulationstiefe) und eine Phasenumschaltung von 180°. Eine intelligente elektrooptische THz-Steuerung wurde in der VO2-Struktur unter Verwendung einer „THz-Elektro-THz“-Geometrie-Rückkopplungsschleife realisiert.
Die gewünschte THz-Amplitude konnte genau erreicht werden, unabhängig davon, wie die Ausgangsbedingungen waren und wie sich die äußere Umgebung veränderte.
Dieses vorgeschlagene elektrooptische THz-Modulationsverfahren, das stark korreliertes Elektronenmaterial verwendet, hat Wege für die Realisierung intelligenter THz-Geräte eröffnet.
Zhuang Ren et al, Active and Smart Terahertz Electro-Optic Modulator Based on VO2 Structure, ACS Angewandte Materialien und Grenzflächen (2022). DOI: 10.1021/acsami.2c04736