Дослідники розробляють широкосмугові терагерцеві випромінювачі

Дослідники з Фуданського університету розробили новий спінтронно-метаповерхнісний терагерцевий випромінювач, який дозволяє ефективно генерувати хіральні терагерцеві хвилі і маніпулювати ними.

Методи отримання терагерцевого випромінювання зазвичай страждають від низької ефективності або вузької смуги пропускання, проте вчені придумали елегантне і гнучке рішення.

Терагерцеве випромінювання, що знаходиться в електромагнітному спектрі між інфрачервоним і мікрохвильовим, володіє низкою переваг для фундаментальних досліджень. Можливість генерувати і маніпулювати широкосмуговими хіральне терагерцеве випромінювання необхідна для застосування в зондуванні, спектроскопії та медичній діагностиці.

Отримати циркулярно поляризовані когерентні терагерцеві хвилі можна трьома способами:

• Безпосередньо з газової плазми, шляхом застосування зовнішніх полів або комбінованої схеми двоколірного лазера;
• перетворенням частоти в нелінійних кристалах і топологічних матеріалах;
• впроваджуючи пасивні оптичні компоненти.

Нові спинтронні терагерцеві випромінювачі виявилися високонадійними, недорогими, ефективними і гнучкими в застосуванні. Вони складаються з магнітних багатошарових гетероструктур товщиною всього в кілька нанометрів. Під впливом зовнішнього магнітного поля і лазерного випромінювання в шарі ферромагнітного матеріалу збуджується поздовжній спиновий струм, а завдяки спин-орбітальній взаємодії в немагнітному шарі, спиновий струм перетворюється на струм поперечного заряду, що призводить до випромінювання когерентних терагерцевих хвиль Поперечне анізотропне обмеження індуційованих лазером зарядних зарядних терагерців, що накладається.

Дослідники продемонстрували, що при такій генерації виходить чудова кругова поляризація в широкому терагерцевому діапазоні частот (1-5 ТГц), при цьому ефективність генерації порівнянна з комерційно доступними нелінійними кристалами. Конструкція також дозволяє гнучко маніпулювати станом терагерцевої поляризації за допомогою магнітного поля.

Налагоджене виробництво тонких металевих плівок дозволяє переробляти ці спинтронні випромінювачі в метаповерхості, що скомбінує позитивні сторони і тих, і інших і, безсумнівно, покаже великий потенціал для практичного використання.

Дослідження опубліковано в журналі Advanced Photonics