来源：Nanowerk；中国太赫兹研发网 余郑璟博士 编译

    奥地利维也纳技术大学(Vienna University of Technology)研发出一种新型、超薄光探测器，这项研究首次结合了超材料和量子级联结构这两种完全不同的技术。

    电子与光的微妙互动正是其技术价值所在：半导体层面的超薄系统可将电压转化为光线，反之亦然，可使其成为光探测器。曾经以来，如何将光线耦合到分层半导体系统，这一直以来都是一个难题，但维也纳技术大学现在已成功的解决了这一困难。研究人员利用超材料的特殊微观结构，在太赫兹范围内，已成功实现了对光线的操作和控制。 详细文章请链接文章“基于太赫兹量子级联结构的共鸣超材料探测器”。（“Resonant metamaterial detectors based on THz quantum-cascade structures”).

探测器图解：超材料将入射光耦合到半导体，之后可变成电信号。

    量身定制的半导体层面

    “超薄、分层的半导体系统具有多方面的优势，比如可以非常精确的调整其电子特性，”维也纳技术大学的Karl Unterrainer教授解释到。通过选择合适的材料，调整层面的厚薄，设计不同的几何结构，都将影响系统中电子的运动。这样一来，便可创造出量子级联激光器，让电子在不同的层面间跳动，而每一次的跳动都可发射出光子。同样原理，也可创造出光探测器，但其敏感度具有选择性，仅对某些波长比较敏感。

    但是，问题在于在量子物理学中，具有特定方向振动（极化）的光子和半导体系统中的电子是不能相互作用的。如果入射光照射的位置是分层表面的正面，那就不能影响半导体中的电子运动。所以，要使入射光的偏振发生旋转，就必须启用新的方法，这样在半导体分层中才能被探测出来。

    人工蝴蝶

    当然有一种不同寻常的方法——采用超材料。超材料的有序几何结构，其周期性小于入射光波长。光线按结构的几何形状散射，有些波可能被吸收，有些则被反射。蝴蝶翅膀上熠熠生辉的颜色就是源自这样的效果。位于半导体结构最上部的超材料可以使入射光的偏振发生旋转，这样便可实现与内部电子的互动。

    试验中所运用的光线其波长比可见光要长，辐射介于太赫兹或红外波段，大约为一毫米的十分之一。这种辐射有重要的技术应用前景，例如应用于新一代的计算机科技领域，但目前操作起来还有许多困难。

    芯片上的探测器

    奥地利维也纳技术大学的研究与发现具有十分重要的开拓性，它让太赫兹辐射的光探测器与小小芯片的整合成为可能。Unterrainer教授继续解释说，“采用传统的制造方法，还可以设计大型阵列探测器。”它们体积小：虽然各个分层的厚度仅为纳米的数量级，但它们已足够实现光的探测——这样的探测器比目前已探测出的光线波长还要小一千倍。