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上海师范大学太赫兹超材料课题组在太赫兹慢光效应方面取得新进展
发布时间:2020-07-27 09:14:33 阅读:157

来源:上海师范大学数理学院

    太赫兹波段(1 THz = 1012 Hz)是未来的第六代无线通讯技术所使用的频段,如果能够在这一频段,对传输信号的群速度进行操控,就可以提高太赫兹脉冲数据传输过程中的安全性和存储性。近年来,上海师范大学太赫兹超材料课题组创建人赵振宇博士突破传统的开口谐振环为主的超材料设计思路,独辟蹊径地利用齿轮谐振器的太赫兹类局域表面等离子体振荡与偶极子振荡相互干涉,先后实现了40皮秒的太赫兹慢光最大化,并且突破了偏振不依赖慢光太赫兹超材料必须C4群空间对称的设计,实现C2群对称性的超材料依然具有偏振不依赖慢光效应。

    在前期工作中,赵振宇博士通过利用内凹齿轮谐振器,与不同弧度的偶极子谐振器发生近场耦合,发现在两者频率相当时,发生了强烈的干涉相消,在理论层面上预言了类局域表面等离子体诱导透明窗口,获得的40皮秒以上的群延迟。详见Optical Materials Express 8(8) 2345-2354 (2018),https://doi.org/10.1364/OME.8.002345。在此之后的实验研究中改变齿轮的环形部分直径,将至从内凹齿轮过渡到外凸齿轮,发现在不同频段会产生慢光的局域化现象,而每个局域化区域都会有一个太赫兹群延迟的最大值。详见Optics Express 27(19) 26459-26470 (2019)。

    上述结果的局限性在于对入射太赫兹波偏振的依赖特性,为了突破这一瓶颈,赵振宇博士创造性地提出了将周期相同的内凹齿轮和外凸齿轮,按照空间旋转对称性的基本要求,分别布置成C4群和C2群的构型,发现两者都能获得太赫兹慢光。但是,C4群空间对称的超材料结构,比C2群对称的超材料的慢光效应更显著,而这主要是由于C4群空间对称中两组内凹齿轮和外凸齿轮发生耦合,模式干涉相消,C2群空间对称中两组内凹齿轮和外凸齿轮是各自谐振模式的振荡叠加造成透明窗口,其色散小于C4群布局。详见Appl. Phys. Lett. 117, 011105 (2020),https://doi.org/10.1063/5.0009785

    该课题组近几年来聚焦在对太赫兹脉冲群速度的调控这一关键科学问题上,取得了一系列研究成果,拓展了太赫兹等离子诱导透明产生于调控机制机理,为设计全新的太赫兹慢光元器件,开辟了新的道路。

 
 

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