来源:东京农工大学;电子科技大学红外毫米波与太赫兹研究院 张迁 编译
东京农工大学的研究人员成功测试了无反射、高折射率的超表面,这些超表面最终可能用于实际应用,以发送、接收和调控太赫兹波段 (THz) 中的光和无线电波。图片来源:Takehito Suzuki,东京农工大学
日本研究人员成功地测试了无反射、高折射率的超表面,最终可能会在实际应用中用于发送、接收和调控太赫兹波段 (THz) 中的光和无线电波。太赫兹的测量单位是百万分之一米,称为微米。超表面是一种人造二维平面材料,由微米级的银浆制成的开口金属线构成,它的正面和背面都覆盖聚酰亚胺薄膜。该团队由东京农工大学 (TUAT) 工程学院副教授 Takehito Suzuki 领导,于 2021 年 4 月 29 日在 Optics Express 上发表了他们的研究结果。
这种平坦的超表面代表了太赫兹光学研究的一个飞跃,因为它们可以被更灵活的应用,适用于更广泛的潜在用途,并且远小于当前这一代依赖于具有固定折射率的天然材料的太赫兹光学器件,如环烯烃聚合物、氧化镁和硅。材料的折射率表明与真空相比,电磁波在材料中传播的速度的快慢。
Suzuki表示,还需要进一步研究如何接收、传输、控制和调控1.0 THz 以上电磁波。 “对于高于 1.0 THz 的太赫兹波具有高折射率的无反射超表面可以让太赫兹平面光学器件有更多的用途,例如 6G 无线通信和其他可能的商业应用” Suzuki表示“除了更快的无线数据传输速度之外,使用超表面更好地调控太赫兹波可能会极大地推进波前整形、波束形成、偏振控制和光学涡流等领域的技术——这些是科学和通信非常感兴趣的领域。”
Suzuki 的研究团队着手支持更大的科学界的目标,即用二维平面元件取代传统的三维笨重光学元件,这一发现可以为开发更小、适应性更强的科学和通信仪器提供帮助,比如:更先进的安全摄像头
Harumi Asada、Kota Endo和Takehito Suzuki 团队使用银浆墨水和非常薄的聚酰亚胺薄膜构造了他们的实验用超表面。通过超精细喷墨打印机( SIJ Technology, Inc.)将银浆墨水涂在聚酰亚胺薄膜上绘制宽度为 10 微米的的金属线条,从而达到了他们的要求:金属线的正面和背面均覆盖聚酰亚胺薄膜,由 80,036 对开口金属线构成了6x6 平方毫米(大约是原始的缩略图)超表面在 3.0 THz 下具有高折射率和低反射。Suzuki和他的团队计划进一步研究平面光学器件在太赫兹波段中的用途,希望找到适合未来广泛使用的可扩展的、商业上可行的材料。