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Pump-Wavelength Selective All-Optical Terahertz Metasurface with Independent Amplitude and Frequency Modulations
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2024-11-12 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c04741 Jing Yuan, Zhengang Lu, Guichuan Xu, Heyan Wang, Lin Han, Jiubin Tan
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2024-11-12 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c04741 Jing Yuan, Zhengang Lu, Guichuan Xu, Heyan Wang, Lin Han, Jiubin Tan
Tunable terahertz (THz) metasurfaces based on optical control are crucial in high-speed communication, nondestructive testing, and imaging. However, realizing independent optical tunability of multiple functions in the THz band remains challenging due to limitations in control materials. Here, we experimentally demonstrate a novel THz metasurface that employs two control materials combined with an electric-field-coupled inductor capacitor microstructure to achieve all-optical independent modulations of amplitude and frequency. Amplitude modulation is achieved through near-infrared optical pumping, reaching a maximum modulation depth of 94.42%. Broadband frequency modulation, spanning 0.21 THz, is accomplished using visible light pumping. The independent modulation function is owing to the odd-order nonlinear polarization characteristics of perovskite and the selective photon transition between the bottom Si island and the perovskite film. This work introduces a novel approach for all-optical independent modulation of THz devices, offering valuable insights for developing all-optical metasurfaces, intelligent light windows, and multidimensional ultrafast switches.
中文翻译:
具有独立幅度和频率调制的泵浦波长选择性全光太赫兹超表面
基于光学控制的可调谐太赫兹 (THz) 超表面在高速通信、无损检测和成像中至关重要。然而,由于控制材料的限制,在 THz 频段实现多种功能的独立光学可调谐性仍然具有挑战性。在这里,我们实验演示了一种新型太赫兹超表面,它采用两种控制材料与电场耦合电感电容器微结构相结合,以实现振幅和频率的全光学独立调制。通过近红外光泵浦实现幅度调制,最大调制深度达到 94.42%。跨越 0.21 THz 的宽带频率调制是使用可见光泵浦实现的。独立调制函数是由于钙钛矿的奇数阶非线性偏振特性以及底部 Si 岛和钙钛矿薄膜之间的选择性光子跃迁。这项工作介绍了一种对太赫兹器件进行全光独立调制的新方法,为开发全光超表面、智能光窗和多维超快开关提供了有价值的见解。
更新日期:2024-11-12
中文翻译:
具有独立幅度和频率调制的泵浦波长选择性全光太赫兹超表面
基于光学控制的可调谐太赫兹 (THz) 超表面在高速通信、无损检测和成像中至关重要。然而,由于控制材料的限制,在 THz 频段实现多种功能的独立光学可调谐性仍然具有挑战性。在这里,我们实验演示了一种新型太赫兹超表面,它采用两种控制材料与电场耦合电感电容器微结构相结合,以实现振幅和频率的全光学独立调制。通过近红外光泵浦实现幅度调制,最大调制深度达到 94.42%。跨越 0.21 THz 的宽带频率调制是使用可见光泵浦实现的。独立调制函数是由于钙钛矿的奇数阶非线性偏振特性以及底部 Si 岛和钙钛矿薄膜之间的选择性光子跃迁。这项工作介绍了一种对太赫兹器件进行全光独立调制的新方法,为开发全光超表面、智能光窗和多维超快开关提供了有价值的见解。