Naukowcy opracowali nową metodę generowania ustrukturyzowanych terahercowych wiązek światła przy użyciu programowalnych emiterów spintronicznych, co stanowi znaczący postęp w technologii terahercowej. Ta innowacja pozwala na generowanie i precyzyjną manipulację światłem zarówno za pomocą spinu, jak i orbitalnego momentu pędu. Technologia ta ma potencjalne zastosowania w bezpieczeństwie, obrazowaniu medycznym i komunikacji. To osiągnięcie przezwycięża wcześniejsze wyzwania związane z wytwarzaniem i kontrolowaniem światła terahercowego, torując drogę nowatorskim urządzeniom o zwiększonych możliwościach. Źródło: SciTechDaily.com
Naukowcy opracowali nową metodę generowania strukturalnych danych i manipulowania nimi terahercowy wiązki światła wykorzystujące programowalne emitery spintroniczne, rozwijające zastosowania w bezpieczeństwie, obrazowaniu medycznym i komunikacji.
Naukowcy opracowali nową technikę wytwarzania ustrukturyzowanych terahercowych wiązek światła za pomocą programowalnych emiterów spintronicznych. Postęp ten stanowi duży krok naprzód w technologii terahercowej, umożliwiając po raz pierwszy generowanie i manipulowanie światłem posiadającym zarówno spin, jak i orbitalny moment pędu na tych częstotliwościach.
Promieniowanie terahercowe leży pomiędzy mikrofalami a światłem podczerwonym w widmie elektromagnetycznym. Jest bardzo obiecujący w różnych zastosowaniach, w tym w skanerach bezpieczeństwa, obrazowaniu medycznym i ultraszybkiej komunikacji. Jednak skuteczne wytwarzanie i kontrolowanie światła terahercowego okazało się wyzwaniem.
Nowe badania, kierowane przez prof. Zhensheng Tao, prof. Yizheng Wu z Uniwersytetu Fudan i prof. Yan Zhang z Capital Normal University, pokonują te ograniczenia poprzez zastosowanie programowalnych emiterów spintronicznych opartych na wielowarstwowych warstwach magnetycznych skłonnych do wymiany. Urządzenia te składają się z cienkich warstw materiałów magnetycznych i niemagnetycznych, które przekształcają indukowany laserem prąd spolaryzowany spinowo w szerokopasmowe promieniowanie terahercowe.
(a) Schemat ideowy układu doświadczalnego. (b) Schemat metody programowania magnetycznego wspomaganego laserem. Źródło: Shunjia Wang, Wentao Qin, Tongyang Guan, Jingyu Liu, Qingnan Cai, Sheng Zhang, Lei Zhou, Yan Zhang, Yizheng Wu, Zhensheng Tao
Innowacje w polaryzacji światła
„Kluczowa innowacja polega na naszej zdolności do elastycznego programowania wzoru namagnesowania w emiterze z dużą precyzją i dużą rozdzielczością przestrzenną” – wyjaśnia absolwentka i pierwsza autorka Shunjia Wang. „Pozwala nam to projektować i generować wiązki terahercowe o złożonych stanach polaryzacji, w tym wiązki o przestrzennie oddzielonych polaryzacjach kołowych, stanach polaryzacji azymutalnej lub promieniowej, a nawet pełną wiązkę Poincarégo”.
Wiązka Poincarégo wykazuje w swoim przekroju wszystkie możliwe stany polaryzacji światła. Ta wyjątkowa właściwość ma zastosowanie w obszarach takich jak generowanie specjalnych sił optycznych, uzyskiwanie płaskich profili intensywności i pomiary polarymetryczne w trybie pojedynczego strzału.
(a) Zaprogramowany emiter terahercowy dla przestrzennie oddzielonego, lewo- i prawostronnie spolaryzowanego promieniowania terahercowego. (b) Zaprogramowany emiter terahercowy dla polaryzacji azymutalnej. (c) Zaprogramowany emiter terahercowy dla pełnej wiązki Poincarégo. Źródło: Shunjia Wang, Wentao Qin, Tongyang Guan, Jingyu Liu, Qingnan Cai, Sheng Zhang, Lei Zhou, Yan Zhang, Yizheng Wu, Zhensheng Tao
Badacze z powodzeniem zademonstrowali generowanie różnych strukturalnych wiązek terahercowych przy użyciu programowalnych emiterów. Wiązki te dają nadzieję na rozwój technologii terahercowych w wielu dziedzinach.
„Nasze odkrycia torują drogę do opracowania nowatorskich urządzeń terahercowych o ulepszonych funkcjonalnościach” – podsumowuje prof. Zhensheng Tao. „Możliwość manipulowania światłem terahercowym z taką precyzją otwiera ekscytujące możliwości zastosowań w spektroskopii, wykrywaniu i komunikacji”.
Odniesienie: „Elastyczne generowanie ustrukturyzowanych pól terahercowych za pomocą programowalnych emiterów spintronicznych o tendencji wymiennej” autorstwa Shunjia Wanga, Wentao Qin, Tongyang Guan, Jingyu Liu, Qingnan Cai, Sheng Zhang, Lei Zhou, Yan Zhang, Yizheng Wu i Zhensheng Tao, 8 lipca 2024, eŚwiatło.
DOI: 10.1186/s43593-024-00069-3
Badanie zostało sfinansowane przez Chiński Narodowy Program Badań i Rozwoju, Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin, Szanghajski Miejski Projekt Badań Podstawowych w zakresie Nauki i Technologii oraz Chiński Narodowy Program Badań Kluczowych.
