太赫茲磁光超表面非互易傳輸和隔離器件的研究

《太赫茲磁光超表面非互易傳輸和隔離器件的研究》是依託南開大學，由范飛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：太赫茲磁光超表面非互易傳輸和隔離器件的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：范飛
• 依託單位：南開大學

中文摘要

高性能太赫茲（THz）隔離器的研製，可以高效地解決THz套用系統中存在的反射回波、輻射源保護、阻抗匹配、去耦降噪等問題，對提高THz系統信噪比和穩定性具有重要意義。本項目針對目前THz非互易單向傳輸及其器件隔離度低、插入損耗大等關鍵問題，提出了磁光超表面THz隔離器的研究方案。該方案將THz磁光材料引入到新型電磁人工微結構中，形成非對稱磁光超表面，利用超表面結構增強磁光材料的磁光效應，有效地打破器件的時間反演對稱性，以實現大幅面、高隔離度、低插入損耗的可調諧THz磁光超表面隔離器。本課題將著重研究THz磁光超表面非互易傳輸和主動調控的物理機理，以及隔離器的阻抗匹配原理和設計方法，設計、製備和測試InSb非對稱超表面和填充磁流體的金屬-磁光超表面兩種結構的THz隔離器，實現隔離度大於40dB，插入損耗小於0.91dB的高性能THz單向傳輸。

結題摘要

高性能太赫茲（THz）隔離器的研製，可以高效地解決THz套用系統中存在的反射回波、輻射源保護、阻抗匹配、去耦降噪等問題，對提高THz系統信噪比和穩定性具有重要意義。本項目針對目前THz非互易單向傳輸及其器件隔離度低、插入損耗大等關鍵問題，提出了磁光超表面THz隔離器的研究方案。該方案將THz磁光材料引入到新型電磁人工微結構中，形成非對稱磁光超表面，利用超表面結構增強磁光材料的磁光效應，有效地打破器件的時間反演對稱性，以實現高隔離度、低插入損耗的可調諧THz磁光超表面隔離器。本課題研究THz磁光超表面非互易傳輸和主動調控的物理機理，以及隔離器的阻抗匹配原理，設計、製備和實驗表征THz單向傳輸器件。本項目主要在“基於磁光超表面的太赫茲單向傳輸與高靈敏磁場感測器件”、“基於InSb金屬-磁光電漿太赫茲磁光偏振變換與單向傳輸”、“室溫工作的雙層介質-磁光超表面THz隔離器”和“基於THz雙折射超表面的非磁偏振變換與非對稱單向傳輸器件”四個方面取得了重要進展，實現隔離器大於40dB，插入損耗小於0.5dB，且室溫運轉、磁場可調諧工作的高性能THz單向非互易傳輸，同時還發展了基於非磁性THz超表面單向傳輸器件，獲得了隔離度大於30dB、工作頻寬超過1THz，透過率大於90%的高性能THz非對稱單向傳輸。本項目發表相關第一或通訊作者SCI、EI論文24篇，申請發明專利4項，並受邀在《IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS》期刊Terahertz Photonics專輯上以“A review of magneto-optical microstructure devices at terahertz frequencies”為題，發表關於THz磁光微結構器件的綜述論文，介紹本項目組近年來在本領域內取得的成果。本項目為發展THz磁光傳輸理論和單向傳輸器件提供了重要的學術研究成果，為THz隔離器件走向套用起到促進作用。