太赫兹人工电磁媒质研究取得重要进展

天津大学精密仪器与光电子工程学院、天津大学太赫兹中心由青年归国人员组成的太赫兹光子学团队在新型人工电磁媒质（Metamaterials）的研究中取得重大进展，研究成果近期发表在享誉国际的《自然》杂志子刊Nature Communications上。这篇题为Active control of electromagnetically induced transparency analogue in terahertz metamaterials的论文（Nat. Commun. 3:1151; DOI: 10.1038/ncomms2153, 2012）报道了采用红外激光对太赫兹人工电磁媒质的电磁诱导透明效应（Electromagnetically Induced Transparency, EIT）进行主动快速调制的研究成果。与常规的EIT效应不同，该工作利用半导体材料在不同光激励强度下从介质特性到金属特性的转变，实现了太赫兹透明窗口从有到无的动态调控，并与理论研究十分吻合。该工作为实现快速主动的EIT效应开辟了新途径，将对太赫兹主动慢光器件、可调滤波器件和太赫兹非线性效应等研究领域产生重要影响。

近年来，基于新型人工电磁媒质的EIT效应引起了人们的广泛关注。该效应能显著改变介质的色散特征，从而在慢光器件和增强非线性研究等领域具有诱人的应用前景。相关研究工作多次发表在《Science》、《Nature Materials》、《Physics Review Letters》和《Nano Letters》等国际一流期刊上。在实际应用中，对该效应的快速主动控制，将极大地拓展其在诸如光通信、太赫兹通信和微纳传感等领域的应用。

由天津大学张伟力教授领军的太赫兹光子学团队长期致力于新型人工电磁媒质的研究。在近期成功实现了大尺度三维太赫兹隐身效应（Advanced Materials 24, 916; DOI: 10.1002/adma.201103890, 2012）的基础上，谷建强、韩家广、田震和张伟力等人进一步提出了光控人工电磁媒质的研究设想，通过与美国和英国的有关研究小组合作，成功将半导体与金属亚波长结构相结合，在国际上首次实现了光控的电磁诱导太赫兹透明效应。通过将硅集成到常规EIT人工电磁媒质的金属微结构中，实验观察到在800 nm红外激光的外场激励下，太赫兹波段EIT慢光窗口从0至1的开关操作。更重要的是，这种光调控使0.74 THz处太赫兹脉冲群延迟的调制幅度高达1.5皮秒，这为实现主动式太赫兹慢光器件奠定了实验基础。该工作得到了国家科技部和自然科学基金委的资助。

论文下载地址：http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n10/full/ncomms2153.html

来源：天津大学精密仪器与光电子工程学院太赫兹光子学团队