القائمة الرئيسية

الصفحات

الأسطح السطحية لمعالجة موجات التيراهيرتز

 تحتوي موجات THz على عدد كبير من التطبيقات التي تتراوح من الفحوصات الطبية الحيوية والطبية ، والتصوير ، والمراقبة البيئية ، إلى الاتصالات اللاسلكية ، بسبب وفرة المعلومات الطيفية ، وانخفاض طاقة الفوتون ، وقابلية الاختراق القوية ، وقصر الطول الموجي. لا يتم تحديد موجات THz مع التقدم التكنولوجي من خلال مصادر وأجهزة الكشف عالية الكفاءة فحسب ، بل يتم تحديدها أيضًا من خلال مجموعة متنوعة من مكونات THz / الأجهزة الوظيفية عالية الجودة. ومع ذلك ، يجب أن تكون أجهزة THz التقليدية سميكة بما يكفي لتحقيق وظائف معالجة الموجة المطلوبة ، مما يعيق تطوير أنظمة وتطبيقات THz المتكاملة. على الرغم من أن المواد الفوقية أظهرت اكتشافات رائدة بسبب السماحية الكهربائية القابلة للضبط والنفاذية المغناطيسية للذرة الفوقية ، إلا أنها مقيدة بالتحديات التقنية للتصنيع والخسارة الكبيرة لخلية الوحدة المعدنية.



في بحث جديد نُشر في Light: Advanced Manufacturing ، قام فريق من العلماء بقيادة البروفيسور سونغلين زوانغ من معهد تيراهيرتز لبحوث الابتكار التكنولوجي ، جامعة شنغهاي للعلوم والتكنولوجيا ، وزملاء العمل بتلخيص التطورات الأخيرة في السطوح الخارقة من أجل معالجة موجات THz. تجعل هذه الأجهزة فائقة الصغر ذات الوظائف غير العادية أجهزة السطح الخارق جذابة للغاية للتطبيقات مثل التصوير والتشفير وتعديل المعلومات واتصالات THz.

في الواقع ، تتكون metasurfaces عادةً من هوائيات مستوية تتيح استجابات EM مصممة مسبقًا. الهوائيات مصنوعة من معادن أو عوازل تقليدية ذات معامل انكسار عالي والتي يمكن تصنيعها بسهولة بناءً على عمليات التصنيع القياسية. بالإضافة إلى ذلك ، تعتمد السطوح الوصفية ذات الوظائف في معالجة الموجات الكهرومغناطيسية على تغيرات الطور المفاجئ في السطوح البينية للهوائي المستوي ، وبالتالي فإن سمك الأسطح السطحية يكون أرق بكثير من الطول الموجي الساقط. يمكن أن تتحكم الأسطح السطحية محليًا في واجهة الموجة للموجات الكهرومغناطيسية بدقة الطول الموجي الفرعي ، مما يؤدي إلى تطبيقات عملية متنوعة مثل العدسات المعدنية ، واللوحات الموجية ، ومولدات الحزمة الدوامية ، وتوجيه الحزمة ، والصور المجسمة. تجعل الطبيعة فائقة النحافة للأسطح السطحية ، وسهولة التصنيع ، ودقة الطول الموجي الفرعي في معالجة موجات EM ، السطوح السطحية مرشحين مثاليين لتصغير جهاز THz (أجهزة THz فائقة الصغر) وتكامل النظام.


يتيح النهج القائم على السطح الخفي لموجات مناورة THz مساهمات ملحوظة في تصميم مكونات THz فائقة النحافة / مضغوطة للغاية وقابلة للضبط. يمكن استنتاج المزايا / المساهمات الرئيسية لأسطح metasurfaces THz على النحو التالي: (1) مكونات THz ذات الحجم المنخفض: يمكن الحصول على وظائف التركيز ، OAM ، وتحويل الاستقطاب المحقق بواسطة الأسطح الخارقة تقليديًا باستخدام عدسة THz ، لوحة الطور الحلزوني ، ولوحة نصف موجة (أو ربع موجة) ، على التوالي ؛ (2) مكونات THz ذات الوظائف المتعددة: أجهزة THz التقليدية ، على سبيل المثال تعرض دائمًا عدسات THz واللوحات الموجية وما إلى ذلك وظيفة واحدة. لا توفر Metasurfaces منصة مرنة لتحقيق أجهزة THz فائقة النحافة / مضغوطة للغاية بوظيفة واحدة فحسب ، بل تتيح أيضًا إمكانية غير مسبوقة في تصميم أجهزة THz متعددة الوظائف. (3) مكونات THz بوظيفة قابلة للضبط: تفتح Metasurfaces المدمجة مع VO2 والجرافين وما إلى ذلك طريقًا جديدًا لتصميم مكونات THz بوظائف نشطة.


في الختام ، يمكن للأسطح السطحية ذات الهياكل المستوية تعديل واجهة الموجة لموجات THz محليًا بدقة الطول الموجي الفرعي. لا توفر Metasurfaces منصة مضغوطة للغاية لمعالجة مقدمة الموجة لموجات THz فحسب ، بل تولد أيضًا عددًا كبيرًا من التطبيقات التي يصعب تحقيقها باستخدام الأجهزة الوظيفية التقليدية. كنظرة عامة ، تم تقديم التطورات الأخيرة للأسطح الخارقة لمعالجة موجات THz في هذه الورقة ، وقد يفتح تقرير التقدم هذا طريقًا جديدًا لتصميم أجهزة وأنظمة وظيفية فائقة النحافة أو مضغوطة للغاية من THz.

تعليقات