太赫茲電磁波在非侵入性的成像與傳感技術、信息技術、通信技術以及存儲技術領域有著廣闊的應用前景，雖然人們已經(jīng)認識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，可以為研究基礎物理學提供更多激動人心的方法，并可用于非侵入性材料成像與感知技術，以及太赫茲通信、計算與存貯技術的開發(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)射以及探測接收太赫茲電磁波仍然是限制其應用的最大挑戰(zhàn)?？茖W家們最新的研究表明，超材料通過在亞波長尺度控制底層“光-材料”的相互作用，可以解決這個問題。構(gòu)造超材料的基本單元是開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)，通過精確仿真設計，這種結(jié)構(gòu)可以對太赫茲到紅外波段的電磁場表現(xiàn)出強烈的電響應與磁響應。

　　美國艾奧瓦州立大學的阿姆斯實驗室與德國卡爾斯魯厄理工大學共同發(fā)現(xiàn)：當一種二維納米尺度金制超材料諧振器被近紅外飛秒激光(波長與超材料磁響應相匹配)照射的時候，一束很強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，科學家們理解了此種高效波長轉(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在高速無線通信領域得到應用。這一發(fā)現(xiàn)打開了利用超材料技術制造太赫茲源的新途徑，為太赫茲技術的快速發(fā)展打開一扇大門。

　　此項研究由美國能源部、美國海軍基礎研究局以及美國國家自然科學基金資助，卡爾斯魯厄理工大學研究小組由德國國家基礎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、自修復智能材料，傳感器蒙皮材料，納米波導，超衍射極限高分辨成像透鏡等)、軍用隱身材料(如雷達波/紅外一體化隱身材料，自適應可控隱身材料等)、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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