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[转载]FOE研究论文推荐:天津大学韩家广教授团队——基于全介质超表面的双太赫兹无衍射光束产生器

已有 511 次阅读 2021-8-23 13:41 |系统分类:论文交流|文章来源:转载

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第一作者:刘春玉

通讯作者:栗岩锋

通讯单位:天津大学光电信息技术教育部重点实验室太赫兹波研究中心


Dual non-diffractive terahertz beam generators based on all-dielectric metasurface  

Chunyu LIU, Yanfeng LI, Xi FENG, Xixiang ZHANG, Jiaguang HAN, Weili ZHANG

2021, 14(2): 201-210.https://doi.org/10.1007/s12200-020-1098-8


研究背景

太赫兹(THz,1THz=1012Hz)波通常是指频率在0.1-10 THz范围内的电磁波,是远红外光波和微波之间的一个波段。在电磁波谱中的特殊位置使得太赫兹波具有许多特殊的性质,在光谱、成像、通信、安检、无损检测、物化分析等领域有着广泛的应用价值。利用具有独特光场分布和衍射特性的特殊光束,可以极大地扩展太赫兹光谱与成像技术的应用。贝塞尔光束是一种长距离传播时强度分布保持不变的无衍射光束。突然自聚焦光束是一种在传播过程中保持低强度而在焦点位置附近突然汇聚导致强度上升几个数量级的无衍射光束,这与贝塞尔光束的长聚焦特性正好相反。设计并实现两种具有截然相反聚焦特性的特殊光束在太赫兹成像、检测和生物医学等领域有着重要的应用前景。超材料特别是超表面的快速发展为解决太赫兹波段器件的匮乏提供了很好的解决方案。超表面是由亚波长单元构成的二维超材料,可以调控入射电磁波的相位、振幅和偏振等特性。全介质超表面能够很好克服金属超表面中的欧姆损耗。因此,本工作提出利用全硅介质超表面实现上述两种太赫兹特殊光束。


内容简介

鉴于太赫兹特殊光束的重要应用,本文利用偏振敏感的全硅介质单元构成的超表面来产生两种不同类型的无衍射太赫兹光束:即分别在x偏振和y偏振入射下产生贝塞尔光束和突然自聚焦光束,从而将两种光束的产生功能集成在一块超表面结构上。基于同样的原理,可以根据需求进行不同的超表面设计来调控传输的太赫兹波,这些基于超表面的特殊光束产生器将有助于太赫兹技术的更广泛应用。


总结

提出并实验验证了能产生两种不同类型太赫兹无衍射光束的全硅介质超表面,通过改变入射波的偏振状态,可以在两束聚焦特性截然不同的太赫兹无衍射光束之间切换,即:对于x偏振和y偏振入射波,将分别产生贝塞尔光束和突然自聚焦光束。对制作的双太赫兹无衍射光束产生器进行了表征,结果与仿真结果吻合很好。这种多功能超表面器件与目前的标准制造技术兼容,可以适用于不同的应用场景。


作者介绍

韩家广,2006年获中国科学院上海应用物理研究所博士,曾先后在美国俄克拉荷马州立大学、新加坡国立大学、日本大阪大学从事研究工作。开展了太赫兹新型功能器件的基础研究,在基于人工电磁材料的太赫兹调控研究方面取得了一系列创新性研究成果。相关研究成果荣获教育部自然科学一等奖、中国侨届创新团队奖、天津市青年科技奖及2015年中国光学重要成果奖等。入选了教育部创新团队、天津市创新人才推进计划、天津市131创新团队、天津市131创新人才培养工程第一层次人才、教育部新世纪优秀人才计划、新加坡李光耀Fellow。在Nature Physics、 Nature Communications、 Physical Review Letters、 Science Advances、Light:Science and Applications、 Advanced Materials等期刊发表多篇研究论文。


课题组简介

天津大学太赫兹波研究中心成立于2006 年,自成立以来,始终瞄准国际前沿,基础研究和应用研究并进,在太赫兹超材料、太赫兹表面等离激元、太赫兹雷达、太赫兹时域光谱技术系统等领域积累了雄厚的研究经验和国际领先的成果。

网址:http://terahertz.tju.edu.cn

联系邮箱:thztju@tju.edu.cn


关于本文更多解读,见 https://mp.weixin.qq.com/s/HkH2_-l_5N7ilDGCgUxVsA


期刊简介

Frontiers of Optoelectronics (FOE)期刊是由教育部主管、高等教育出版社出版、德国施普林格(Springer)出版公司海外发行的Frontiers系列英文学术期刊之一,以网络版和印刷版两种形式出版。由北京大学龚旗煌院士、华中科技大学张新亮教授共同担任主编。


其宗旨是介绍国际光电子领域最新研究成果和前沿进展,并致力成为本领域内研究人员与国内外同行进行快速学术交流的重要信息平台。该刊的联合主办单位是高等教育出版社、华中科技大学和中国光学学会,承办单位是武汉光电国家研究中心。FOE期刊已被Emerging Sources Citation Index (ESCI), Ei Compendex, SCOPUS, INSPEC, Google Scholar, CSA, Chinese Science Citation Database (CSCD), OCLC, SCImago, Summon by ProQuest等收录。2019年入选中国科技期刊卓越行动计划梯队期刊项目。


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