近年來,太赫茲波及其相關(guān)技術(shù)很受人們重視,覆蓋1011-1013赫茲的電磁波頻率范圍,在信息、生物和醫(yī)學(xué)、國(guó)防安全等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。但是商業(yè)化的太赫茲光源通常產(chǎn)生的是沿著特定偏振方向的線偏振光,實(shí)現(xiàn)太赫茲波段偏振光的自由旋轉(zhuǎn)是實(shí)際應(yīng)用中的迫切需求。傳統(tǒng)上,人們利用液晶或雙折射晶體來調(diào)控光的偏振方向,但是這樣的方法僅局限于很窄的波段;2013年美國(guó)Los Alamos National Laboratory等研究人員提出并實(shí)驗(yàn)證實(shí)超構(gòu)材料可以旋轉(zhuǎn)寬帶太赫茲波的偏振(特定方向),但是人們依然無法自由地旋轉(zhuǎn)寬帶太赫茲波段的偏振。
最近,王牧和彭茹雯研究組與美國(guó)Argonne National Laboratory黃先榮博士合作,創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)和制備出三層金屬結(jié)構(gòu),首次證實(shí)該人工亞波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑻掌澆ǖ钠褡杂傻匦D(zhuǎn)到任意方向,并且偏振轉(zhuǎn)換效率在很寬的頻段保持90%以上。這種近完美的太赫茲偏振旋轉(zhuǎn)操控被太赫茲透射譜的測(cè)量以及太赫茲成像直接證實(shí)。同時(shí),該研究組還揭示出此物理效應(yīng)來源于人工微結(jié)構(gòu)中的多波干涉。該工作首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)太赫茲偏振光的自由旋轉(zhuǎn)操控,在信息處理、材料分析、太赫茲成像等方面可望有重要的應(yīng)用,正如《Advanced Materials》的評(píng)審人所說,該研究工作是“原創(chuàng)的、有趣的, 并且可能用于真實(shí)世界的應(yīng)用”(“This is original,interesting,and may be used for real-world applications”)。
此項(xiàng)工作的實(shí)驗(yàn)部分主要由范仁浩博士完成,理論部分主要由博士生周昱完成, 他們是該論文的第一和第二作者。彭茹雯教授、黃先榮博士和王牧教授是該論文通訊作者。該項(xiàng)研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金委以及科技部的重點(diǎn)資助。
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