太赫茲電磁波在非侵入性的成像與傳感技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)以及存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，雖然人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到太赫茲電磁波的重要性，但由于自然界材料的限制，制備高效的太赫茲發(fā)射源非常困難。

　　通過寬帶太赫茲源，可以為研究基礎(chǔ)物理學(xué)提供更多激動(dòng)人心的方法，并可用于非侵入性材料成像與感知技術(shù)，以及太赫茲通信、計(jì)算與存貯技術(shù)的開發(fā)。太赫茲頻譜處于紅外頻譜與微波頻譜范圍之間，但如何高效發(fā)射以及探測(cè)接收太赫茲電磁波仍然是限制其應(yīng)用的最大挑戰(zhàn)。科學(xué)家們最新的研究表明，超材料通過在亞波長(zhǎng)尺度控制底層“光-材料”的相互作用，可以解決這個(gè)問題。構(gòu)造超材料的基本單元是開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)，通過精確仿真設(shè)計(jì)，這種結(jié)構(gòu)可以對(duì)太赫茲到紅外波段的電磁場(chǎng)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的電響應(yīng)與磁響應(yīng)。

　　美國(guó)艾奧瓦州立大學(xué)的阿姆斯實(shí)驗(yàn)室與德國(guó)卡爾斯魯厄理工大學(xué)共同發(fā)現(xiàn)：當(dāng)一種二維納米尺度金制超材料諧振器被近紅外飛秒激光(波長(zhǎng)與超材料磁響應(yīng)相匹配)照射的時(shí)候，一束很強(qiáng)的寬帶太赫茲電磁波被發(fā)射出來。這種太赫茲源的效率比現(xiàn)有的傳統(tǒng)材料太赫茲源要高得多，通過深入分析被發(fā)射出的太赫茲波方向性與極化特性，科學(xué)家們理解了此種高效波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的基本原理。而且，這種新型超材料可以使太赫茲光電技術(shù)在高速無線通信領(lǐng)域得到應(yīng)用。這一發(fā)現(xiàn)打開了利用超材料技術(shù)制造太赫茲源的新途徑，為太赫茲技術(shù)的快速發(fā)展打開一扇大門。

　　此項(xiàng)研究由美國(guó)能源部、美國(guó)海軍基礎(chǔ)研究局以及美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金資助，卡爾斯魯厄理工大學(xué)研究小組由德國(guó)國(guó)家基礎(chǔ)研究基金以及下屬的功能納米材料中心資助。

　　未來超材料技術(shù)將向更寬頻譜(太赫茲、紅外)、數(shù)字化、智能化(AI)等方向發(fā)展，生產(chǎn)智能結(jié)構(gòu)材料集成器件(如自診斷、自修復(fù)智能材料，傳感器蒙皮材料，納米波導(dǎo)，超衍射極限高分辨成像透鏡等)、軍用隱身材料(如雷達(dá)波/紅外一體化隱身材料，自適應(yīng)可控隱身材料等)、通信遙感系統(tǒng)(如可重構(gòu)寬帶綜合射頻天線，結(jié)構(gòu)共形傳感器蒙皮等)。

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