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三维拓扑绝缘体的可调谐太赫兹辐射

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  • 2021-12-02 20:20:22
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导读 太赫兹波介于毫米波和远红外频段之间,是一个电磁频段,但到目前为止还没有被完全认识和理解。北京航空航天大学的武晓军带领一批研究人员积

太赫兹波介于毫米波和远红外频段之间,是一个电磁频段,但到目前为止还没有被完全认识和理解。北京航空航天大学的武晓军带领一批研究人员积极寻求理解、产生和控制太赫兹辐射的方法。吴指出,太赫兹波在拓展实际应用(从成像到信息加密)方面具有巨大潜力,但由于缺乏足够高效的信号源,太赫兹科学技术的发展受到了阻碍。

吴的研究团队一直在研究碲化铋(Bi 2 Te 3)的三维拓扑绝缘体,作为有效太赫兹系统的有希望的基础。最近,他们系统地研究了飞秒激光脉冲驱动的Bi 2 Te 3纳米薄膜的太赫兹辐射。他们发表在《高级光子学》上的报告证明了具有任意可调偏振态的手性太赫兹波的有效产生,这允许控制手性、椭圆率和长轴。

吴认为,碲化铋是未来基于片上拓扑绝缘体的太赫兹系统的理想选择。它在太赫兹发射、探测和调制方面显示出良好的前景。已经深入研究的拓扑绝缘体具有特殊的自旋动量锁定表面态,也可以通过各种因素(如原子层)进行精确调节。吴解释说,这种太赫兹源可以有效辐射线偏振和圆偏振太赫兹波,并且具有可调的手性和偏振。这将推动太赫兹科学的发展及其在超快太赫兹光电自旋电子学、基于偏振的太赫兹光谱与成像、太赫兹生物传感、视线太赫兹通信和信息加密等方面的应用。

线偏振太赫兹波的产生和操纵

吴团队系统研究了飞秒激光脉冲驱动拓扑绝缘体Bi 2 Te 3纳米薄膜的太赫兹辐射。他们发现线偏振太赫兹波来源于拓扑绝缘体在线偏振泵浦光激发后,Bi 2 Te 3中Bi-Te原子间电子密度超快再分布形成的位移电流。快移电流有助于线偏振太赫兹辐射。由于Bi 2 Te 3的晶格特性,取决于样品的方位角,辐射的太赫兹波总是以三倍于旋转角的角度线性偏振。这种可靠性使得通过在偏振方向上控制入射激光来任意操纵太赫兹波的偏振角非常方便。

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