太赫兹（THz）波在超高速通信、生物传感和安全成像技术等领域具有重要作用。传统的THz波产生和操控设备通常是分开的，这限制了系统的紧凑性和成本效益。非线性超表面作为一种新型的集成器件，能够有效地整合THz波的产生和操控过程，但现有的THz设备通常依赖于单一的超原子结构，其THz产生特性是固定的，限制了可实现的功能范围。文章提出了一种通过在单元格内耦合不同的超原子来控制非线性THz波产生的新方法。这种方法通过调整超原子之间的耦合强度，可以有效地调节非线性THz波的产生特性。具体来说，文章中提出了两种类型的超分子结构：非手性（achiral）超分子和手性（chiral）超分子。非手性耦合可以完全控制产生的THz场的幅度，而手性耦合使得THz产生对泵浦偏振的手性敏感。创新点一文章的创新之一是利用非线性超表面的耦合效应来调控THz波的产生。通过设计非手性超分子结构，实现了对THz波幅度的调控。这种调控是通过改变耦合强度来实现的，从而在y偏振泵浦下有效调节非线性THz波的产生。创新点二：文章的另一个创新点是引入了手性耦合来控制THz波的产生，使其对手性泵浦偏振敏感。通过设计手性超分子结构，实现了对左旋和右旋圆偏振泵浦选择性的THz波产生，这为开发多功能集成THz设备提供了新的可能性。文章总结：文章通过实验验证了所提出的耦合方法能够有效控制非线性THz波的产生，并展示了通过手性耦合实现的泵浦手性选择性THz波产生。这种方法不仅提高了THz波产生的效率，而且为开发新型的集成THz光子器件提供了新的思路。启发在于：本文的研究成果启发了通过超原子之间的耦合来调控非线性THz波产生的新途径，这对于设计具有多种可调谐功能的集成THz设备具有重要意义。此外，手性耦合的概念为实现泵浦手性选择性THz波产生提供了一种新方法，这在多通道THz通信等领域具有潜在的应用价值。通过这种方法，可以实现对THz波的幅度和相位的同时控制，为产生更复杂和高质量的THz波前提供了可能。
文献来源：Advanced Functional Materials, 2023, 33(29): 2300639.
作者：Ling Lu*, John D. Joannopoulos and Marin SoljačićQingwei Wang, Xueqian Zhang,* Quan Xu, Xi Feng, Yongchang Lu, Li Niu, Xieyu Chen, Eric Plum, Jianqiang Gu, Quanlong Yang, Ming Fang, Zhixiang Huang, Shuang Zhang, Jiaguang Han,* and Weili Zhang*
发表日期: 2023
报告人：高恩博
