主动调控THz微结构功能器件

人工微结构器件存在的共同问题是通常只能在单一频率点上实现某种功能,一旦偏离中心工作频率,器件的性能就大大降低。通过外加激励的主动调控可以大大扩展器件的功能,如对于THz透镜、THz滤波器、THz隔离器等来说,实现工作中心频率和工作带宽的可调谐可以扩宽器件的工作频率范围,也可改变THz透镜的焦距、THz滤波器工作频率的带宽和THz隔离器的隔离度;对于THz偏振控制器,它可以实现对THz波偏振态的主动调控;按照THz调制器的功能要求,它必须是主动器件,需要通过外加激励使器件对THz波的振幅、相位或偏振态进行高速调控;对于THz传感器,它本质上也是一种可调控器件,当外加物质或外界物理量发生变化时,器件对THz波的响应发生变化,就可以实现对不同物质或某一物理量大小的传感检测。因此,通过对THz微结构功能器件的调控实现对THz波的动态控制具有非常重要的意义。

目前,主要的外加激励包括电场、光场、磁场、温度和机械应力等方式,其中具体的物理机制包括利用电场、光辐射和温度改变半导体或超导体中的载流子浓度,或改变相变晶体的晶格状态,导致材料的电导率变化;利用电场或光场引起材料的非线性效应,从而改变材料的折射率;利用磁场引起磁光材料的磁光效应,从而改变材料的磁导率或介电张量;利用温度和机械应力改变人工微结构的几何尺寸或结构,从而改变器件的谐振频率。研究新型、高效的THz波调控机制及其物理过程也是THz科学与技术中的重要前沿领域。(www.xing528.com)