苏塞克斯团队开发超薄太赫兹源

用两种不同类型的激光照射 InAs的超薄层，会产生太赫兹辐射的短脉冲

英国萨塞克斯大学的物理学家已经开发出一种极薄的，大面积的太赫兹半导体表面源，它由窄带隙 分子InAs的几个原子层组成。

通过用红色（800nm波长）和蓝色（400nm波长）激光照射 InAs，它们能够引发短太赫兹辐射的发射。生成直接取决于两种颜色之间的相对相位。

他们将研究结果发表在《物理评论快报》杂志上。

上图显示了实验设置。 （a）红色，蓝色和绿色光束分别表示800、400nm和THz光束路径。插图显示了相位延迟所起的作用。 （b）整个装置的示意图。半波片（HWP），硼酸钡晶体（BBO），方解石片（CP），熔融石英窗（SW：UV），四分之一波片（QWP）和ZnTe。

太赫兹光源发出短暂的光脉冲，其振荡频率为“每秒万亿次”。在这种规模下，如果用标准电子设备来处理，它们的速度太快了，直到最近，如果用光学技术处理，它们的速度太慢了。这对于超过300GHz极限的超快速通信设备（例如6G移动电话技术所需的极限）的发展具有重大意义，而从根本上讲，这仍然超出了当前电子产品的极限。

由Marco Peccianti领导的苏塞克斯紧急光子学（EPic）实验室的研究人员已经获得了迄今为止证明的最亮和最薄的表面半导体源。他们新开发的太赫兹半导体源的发射区域比以前的厚度薄了十倍，性能相当甚至更好。

这些薄层可以放置在现有物体和设备的顶部，这意味着它们能够将太赫兹源放置在原本无法想象的地方，包括诸如茶壶之类的日常物品，甚至是艺术品-为防伪和“物联网”打开了巨大的潜力-以及以前不兼容的电子产品，例如下一代移动电话。

萨塞克斯大学Leverhulme早期职业研究员Juan S. Totero Gongora说：“从物理学的角度来看，我们的研究结果提供了人们长期以来一直在寻求的答案，这一答案可以追溯到第一次基于双色激光的太赫兹光源演示。因此，我们的发现为太赫兹技术提供了许多令人兴奋的机会。”

萨塞克斯大学欧洲研究理事会TIMING项目研究员卢克·彼得斯（Luke Peters）说：“将太赫兹源放置在难以接近的地方的想法具有很大的科学吸引力，但实际上却极具挑战性。太赫兹辐射可以在材料科学、生命科学和安全领域发挥最重要的作用。然而，它仍然与大多数现有技术无关，包括作为快速扩张的“物联网”的一部分与日常对象通话的设备。“

“这一结果是使太赫兹功能更贴近我们日常生活的一个里程碑。”

Peccianti团队先前的研究成果展示了太赫兹相机的潜在应用，太赫兹相机在机场安检和医疗扫描仪（如用于检测皮肤癌的医疗扫描仪）方面可能具有革命性的应用。

太赫兹技术领域的科学家面临的最大挑战之一是，与灯泡相比，通常公认的“强太赫兹光源”显得微弱而笨重。在许多情况下，对非常特殊的材料（例如非线性晶体）的需求使其变得笨拙且昂贵。这一要求对与其他技术（例如传感器和超快速通信）的集成带来了物流方面的挑战。

该研究是在欧洲研究理事会项目“ TIMING”的框架内进行的。

J. S. Totero Gongora等人的《准二维非线性表面的全光双色太赫兹发射》；Phys. Rev. Lett.  2020年12月21日