来源:NanoWerk;电子科技大学太赫兹研究中心 四川太赫兹应用研究联合课题组 莫中旭 编译
太赫兹电磁辐射在许多应用里都有广阔的前景。辐射的低能量意味着它可以通过在其他情况下不透明的材料,为成像和检测的应用打开新的局面—例如,在安检仪器中。实际上,这些应用却很难真正实施。太赫兹辐射是电磁光谱里很难使用的一部分频段。这个范围内的频率比用传统的电路产生的兆赫兹和吉赫兹频率要高,却又远远低于光器件产生的频率。
“太赫兹技术的的主要挑战在于紧凑的高功率源和能在室温下工作的高灵敏度检测器的研发,”A*STAR材料研究和工程学院的滕清华教授解释道。滕的团队最新研究成果发现了一种利用纳米级电接触光增强技术的太赫兹波发生协议有可能为上述问题提供一种解决方案。(详情请见《自然光学》杂志:“由纳米电极在光导光分器中产生的增强的连续波太赫兹辐射”).

太赫兹辐射。可以从上方的尖对尖设计结构中观察到从器件中心产生的强太赫兹辐射。器件中心画黑线的是电极。颜色表明电场从低到高。下方的锯齿形电极结构中可以看到减弱很多的电场以及太赫兹辐射
一种产生连续太赫兹辐射的方法包含在一种合适的非线性材料中将两束几乎相同频率的激光束放置,例如在某种半导体中通过两束激光的频率差产生的光辐射。如果这个差距足够的小,产生的辐射就会落到太赫兹波段。
但是,这个过程却很没效率而且需要强的光场。幸运地是,可以在一些能当做小型天线的小金属物体中出现光放大效应。这种天线效应可以通过与能产生太赫兹辐射的非线性材料相连接的小金属接触而发生—在当前的情况下包括很多常见的半导体钾砷化物。
通常来说,这些电力接触被排列成类似于相互锁住并伸进彼此的手指的结构。但是,A*STAR的研究人员研发了一种改进的装置,其中电极是以尖对尖的形式排列。这就意味着电极之间的空隙要狭窄的多也造成了太赫兹光波的电场对齐,可以导致相当强的天线增强效应。
使用A*STAR团队的新排列方式可以产生比传统系统强100倍的太赫兹辐射。这项工作表明这些装置能够通过紧凑但是高功率的太赫兹源而明显地小型化。“这个方法会极大地促进太赫兹技术在类似于气体感应,无损检测和测试,高分辨率光谱,产品质量监测和生物成像技术等领域的应用,”滕说道。