智能太赫兹器件：可光控的超材料透明效应

来自：郑鑫爱光学

孙浩、唐雨华、雨泽胡、杰友、刘恒珠、郑欣。超材料中电磁感应透明度的主动格式化调制[J].中国光学快报, 2020, 18(9): 0

太赫兹波介于微波和红外光之间，频率在0.1-10太赫兹之间的电磁波具有穿透力强、带宽大的特点。开发调制范围大、速度快的太赫兹元件，对于推动太赫兹技术的发展具有重要意义。

在光与物质的相互作用中，当光足够强，同时满足其他条件时，介质的折射率可能为零，即介质完全透明实现。这种现象称为电磁感应透明。 (EIT)。

太赫兹超材料中的类电磁感应透明（EIT）效应也是一种通过太赫兹电磁场调制实现的特殊电磁现象。超材料中存在的超辐射（亮模式）和亚辐射（暗模式）模式可以强烈干扰，形成一个高Q值的透明窗口，使已经穿透的电磁波在一定的光谱范围内高度透明。低损耗、强色散的传播特性。与传统的EIT相比，类太赫兹EIT效应在慢光技术、光存储、生物传感等领域有着广泛的应用。

到目前为止，大多数超材料都无法在加工后调整电磁波的调制特性。然而，许多应用，包括自由空间光通信和深度传感，都迫切需要对超材料电磁感应透明进行多样化的动态控制。

(a) 在可变泵浦功率条件下超材料器件的实验测量透射光谱。 (b) 类 EIT 效应的主动形成过程的伪彩色图像。

针对上述问题，国防科技大学孙浩、胡玉泽、唐玉华等人在发表于《中国光学快报》第2卷的工作中引入了活性可控材料。 18，第 9 期。域中类超材料 EIT 效应的主动形成过程为高性能光控太赫兹功能器件的开发提供了可行的解决方案（H. Sun 等人，电磁感应透明的主动格式调制在超材料中）。

在这种超材料的设计中，切割线谐振器（SCW）和开环谐振器（SRR）分别实现了亮模式和暗模式的电磁场谐振，以及两种模式实现类EIT效果。通过在SCW中嵌入硅半导体层，实现了亮模式的主动光控制，进而成功实现了类EIT效应的主动形成过程。

实验结果表明，随着波长为800 nm的泵浦光的引入，0.87 THz处的原始传输谷被抑制。随着泵浦光功率的增加，更多的光生载流子被激发打开SCW，实现了亮模式和暗模式与亮模式之间的干涉，在0.89 THz处实现了类EIT透明窗口，并伴有显着的慢光效果。利用光泵浦太赫兹探测技术研究该现象的动态过程，可在皮秒时间尺度内完成类EIT现象的主动形成过程。

后续工作可以进一步探索类EIT效应各向异性的形成过程和抑制过程的主动调节。利用超材料实现类EIT效应的主动控制不仅限于太赫兹范围，对于从红外到微波的光学应用，如多波段传感、超宽带无线通信、非线性光学。

国防科技创新研究院郑欣副研究员认为，与之前的工作主要集中在类EIT效应的抑制过程相比，这项工作展示了EIT类效应的主动形成过程。首次出现类似 EIT 的效果。发展意义重大。

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文章来源：《功能材料与器件学报》 网址: http://www.gnclyqjxb.cn/zonghexinwen/2021/0821/1148.html