Терагерцевые (THz) волны, расположенные между микроволновым и инфракрасным диапазонами электромагнитного спектра, стали объектом активного изучения за последние 20 лет. Исследователи из Института аэрокосмической информации Китайской академии наук совместно с коллегами из Нанкинского университета сделали важный шаг вперёд в области оптики и фотоники, разработав новый метод модуляции поляризации THz волн. Результаты их работы опубликованы в журнале Optica.
Поляризация, то есть ориентация световых волн, играет ключевую роль в современной технологии, будь то беспроводная связь нового поколения или биомедицинская визуализация. Однако управление поляризацией THz волн долгое время оставалось сложной задачей.
Эти трудности объясняются двумя основными особенностями THz волн: их длина волны примерно в тысячу раз превышает длину волны видимого света, что приводит к низкой эффективности взаимодействия с веществом, а их широкий диапазон частот от 0.1 до 10 THz требует сложных ахроматических решений.
Для решения этих проблем учёные разработали инновационное устройство, называемое фазово-компенсированным зеркалом с полной внутренней отражающей способностью (PCMT). Путём настройки двух ключевых параметров – расстояния между зеркалом и призмой, а также двойного лучепреломления жидкого кристалла – исследователи добились точного управления фазой и поляризацией в широком и настраиваемом диапазоне частот при минимальной потере интенсивности.
Устройство демонстрирует способность генерировать и переключаться между ортогональными линейными поляризациями, а также левыми и правыми круговыми поляризациями в диапазоне частот от 1,6 до 3,4 THz. Оно обеспечивает исключительную степень поляризации, с показателями линейной и круговой поляризации (DoLP/DoCP), превышающими 0,996. Также стало возможным создавать произвольные состояния поляризации при любой центральной частоте с относительной шириной полосы более 90%.
“Наша работа показывает, что THz волны, которые раньше считались непослушными, теперь можно точно контролировать и направлять”, – отметил профессор Чэнь Сюэцюань из AIR. Это открытие обещает революционизировать целый ряд отраслей, связанных с технологиями, зависящими от поляризации, включая связь, сенсорику и исследование материалов.