通过级联元锉旋转层的THZ波前的动态控制

用于动态控制波前的MetadeVice

通过旋转级联元件的旋转层动态地控制波峰的元等。信贷:上海大学

用于动态控制的Cascaded Metasurface对波前的动态控制

Terahertz(ZHZ)政权中的电磁(EM)波有助于通信,安全成像和生物和化学传感的重要应用。这种广泛的适用性导致了显着的技术进步。然而,由于天然材料和THz波之间的相互作用弱,传统的THz器件通常庞大且效率低。虽然确实存在超紧凑的活动THz器件,但电流电子和光子动态控制方法缺乏效率。

最近,Metasurfaces的快速发展已经开辟了创建高效率,用于动态波前控制的高效率的新可能性。通过亚壳平面微结构(即元原子)形成的超薄超材料,Metasurfaces能够为控制EM波前进行定制的光学响应。通过构建具有用于传输或反射波的某些预测相形曲线的元件,科学家们已经证明了迷人的波浪操纵效应,例如异常光偏转,偏振操作,光子旋转厅和全息图。

动态波束转向元

动态光束转向元的演示:(a)元示例,由电动旋转级对齐的两层透射元件组成。(b)顶视图(左)和(c)底视图(右)制造的元的SEM图片。(d)实验设置的原理图显示为表征元设备。(e)实验和(f)模拟远场散射功率分布,由LCP光在0.7THz下照射,并沿着不同时间瞬间的路径I演化。(g)在K方向球体上的透射波方向的演变,因为元和路径II移动,用实线(星形符号)表示模拟(实验)结果。这里,蓝色区域表示光束转向覆盖的实心角。信用:X.Cai等,DOI 10.1117 / 1.ap.3.3.036003

此外,在被动元件中与各个元原子的活动元素集成在一起允许可以动态操纵EM波前的“有源”的元素。While active elements in deep subwavelengths are easily found in the microwave regime (e.g., PIN diodes and varactors), and successfully contribute to active metadevices for beam-steering, programmable holograms, and dynamic imaging, they are difficult to create at frequencies higher than THz. This difficulty is due to size restrictions and significant ohmic losses in electronic circuits. Although THz frequencies can control THz beams in a uniform manner, they are typically unable to dynamically manipulate the THz wavefronts. This is ultimately due to deficiencies in the local-tuning capabilities at deep-subwavelength scales in this frequency domain. Therefore, developing new approaches that bypass reliance on local tuning is a priority.

如同报道高级光子学,上海大学和复旦大学的研究人员开发了一般的框架和元站,用于实现THZ波前的动态控制。而不是在THz元表面(例如,通过引脚二极管,变容二极管等)中局部地控制各个元原子,而是改变具有旋转多层级联元件的光束的偏振。他们证明,以不同速度旋转在级联的元级的级联的元等中旋转不同的层(每个展示特定阶段轮廓)可以动态地改变整个装置的有效琼斯矩阵特性,实现了THz光束的波前和极化特性的非凡操纵。展示了两个元站:第一元可以有效地将正常入射的THz光束有效地重定向到宽的实角度范围内,而第二个元射线可以动态地操纵THz波束的波前和极化。

这项工作提出了一种有吸引力的替代方法来实现THZ波的低成本动态控制。研究人员希望这项工作将在雷达以及生物和化学传感和成像中激发未来的应用。

参考文献:“动态控制与级联的Metasurfaces的太赫兹波前”,荣堂,张堂,浩阳周,秋妖李,少世马,东义王,童刘,小慧玲,魏潭,琼河,石义萧和雷周,6月26日2021,高级光子学
DOI:10.1117 / 1.ap.3.3.036003

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