經(jīng)過兩年攻關(guān)，中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院的科研人員研發(fā)出新型太赫茲波偏振調(diào)制器，成功實現(xiàn)超寬帶太赫茲波偏振態(tài)的高精度動態(tài)調(diào)控。這一關(guān)鍵技術(shù)突破，將推動太赫茲波在新一代無線通信、文物無損檢測、生物微量傳感等方向的應(yīng)用。相關(guān)研究成果已發(fā)表于近期的國際學(xué)術(shù)期刊《光學(xué)》上。

太赫茲波是指頻率在0.1太赫茲至10太赫茲范圍內(nèi)的電磁波，在電磁波譜上位于微波和紅外線之間，是一段還沒有被廣泛開發(fā)利用的波段。它具有高穿透性、光子能量低等特點，因此被稱為“安防專家”，在安檢、無損檢測等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。它還具有高頻率、寬帶寬等特點，因此被認(rèn)為是未來發(fā)展6G的重要技術(shù)方向。

要實現(xiàn)上述應(yīng)用，就得控制好太赫茲波的偏振態(tài)。“偏振描述的是電場振動隨時間的變化規(guī)律。”論文通訊作者、空天院研究員陳學(xué)權(quán)說，“光波的電場振動如同藝術(shù)體操運動員手里的繩子，既可上下、左右擺動，也能順時針、逆時針旋轉(zhuǎn)。偏振調(diào)制器扮演著運動員的角色，制造出截然不同的運動軌跡。”

然而，主動控制太赫茲波的偏振卻有非常大的挑戰(zhàn)。“這主要是因為赫茲波的波長在百微米到毫米級別，常規(guī)材料難以實現(xiàn)高效調(diào)控；太赫茲波的帶寬極大，對偏振調(diào)制器的結(jié)構(gòu)要求很高。”陳學(xué)權(quán)說，就好像體操運動員手中的繩子既要做出大幅度的甩動，又要具備高達(dá)100倍的速度變化能力。

在這項研究中，科研人員新研發(fā)的太赫茲波偏振調(diào)制器，可以靈活控制太赫茲波偏振，輸出任意的偏振態(tài)。“相比已報道的其他太赫茲波偏振調(diào)制器，我們研發(fā)的偏振調(diào)制器在多功能性、大工作帶寬以及高控制精度方面取得顯著突破，可為光譜檢測提供先進(jìn)的偏振解析能力，能滿足材料物理特性研究、生物制藥品質(zhì)監(jiān)測等應(yīng)用需求，也可作為下一代信息技術(shù)的核心部件，在高速通信中降低傳輸損耗、提高數(shù)據(jù)吞吐量。”陳學(xué)權(quán)說。