微太中心太赫兹物理团队提出太赫兹双层超材料中的相干完美吸收机制

近日，微太中心太赫兹物理团队及其合作者在《应用物理快报》（Applied Physics Letters）上发表题为《超薄双层超材料在反对称模式激发下的选择性相干完美吸收（"Selective coherentperfect absorption of subradiant mode in ultrathin bi-layer metamaterials viaantisymmetric excitation"）的文章，阐述了利用激发场的模式对称性来选择性激发双层超材料中的暗态模式从而实现高品质因子相干完美吸收的物理机制。

图1. 太赫兹双层超材料的相干完美吸收模型与结构设计图

相干完美吸收是一种通过两束相干光束作用在低损耗材料/结构上实现入射能量全吸收的方法。该概念由美国耶鲁大学曹辉教授课题组于2010年提出，并基于此实现了硅基"时间反演激光器"，从而引领了一种光学调控的新思路。它的一个重要优点是可以仅通过入射光的相干性来实现被动器件（passive device）的动态调控。前人的研究对象主要基于对称型的激发模式，当两束光同相位入射时达到吸收最大值，反相位入射时达到吸收最小值。微太中心太赫兹物理团队在本文中提出了具有选择性的反对称模式（暗态）相干完美吸收机制，相比于对称模式，反对称模式（暗态）的品质因子可以提高1~2个数量级，是一个特色鲜明的创新点。太赫兹物理团队将该物理机制融合到太赫兹超材料设计中，并联合南京大学金飚兵教授课题组完成了柔性衬底太赫兹双层超材料的制备与测试，准确验证了理论模型。在此基础上，本文提出了两项潜在的应用设想：1) 高开关比太赫兹开关，实验测算得到的开关比最高可达1000，2) 太赫兹逻辑电路中"与非门"，得到了同行专家的认可。

微太中心谭为是本文的第一作者兼共同通讯作者，该课题得到了科学挑战专题和国家自然科学基金青年科学基金的资助。

图2. 柔性衬底太赫兹双层超材料的数值仿真与实验结果对比

来源：中物院微系统与太赫兹研究中心