高效光调控的全介质太赫兹Fano超材料

作者：于凯新; 赵世强; 王陈; 孙竞博; 文永正^*; 周济^*

来源：硅酸盐学报, 2023, 51(04): 833-841.

DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.20220891

• 太赫兹
• 光调控
• 全介质
• Fano超材料

太赫兹(THz)技术因其在高速无线通信、无损成像、光谱检测等领域的应用价值而备受关注，然而能高效调制太赫兹波的材料仍亟需开发。由周期性亚波长结构组成的超材料可精确地调控电磁波的振幅、相位和偏振，为设计超紧凑和高性能太赫兹器件提供了新的机遇。太赫兹超材料可通过改变谐振模态进而调控太赫兹波，但米氏共振等常用模态由于较低的谐振强度导致调控效率有限。Fano谐振具有更强的谐振强度，且对外界介电环境十分敏感，可极大提高太赫兹波的调控效率和灵敏度。基于泵浦光激发高阻硅中非平衡载流子的机制，设计并实验验证了一种高效光调控的全介质太赫兹Fano超材料。结果表明：通过近红外激光泵浦控制高阻硅的电导率，可以实现Fano谐振强度的有效调控，调制率可达到87%，比同一结构上Mie式电偶极谐振的调制效率提高了70%，实现了对太赫兹波的高效调控。制备方法简单、调制效果明显，可通过改变超材料样品尺寸灵活设计工作频段，为太赫兹波段的高性能调控器件提供了一种可行的设计思路和方法。

• 单位
  清华大学; 新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室; 材料学院