天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院、天津大學(xué)太赫茲中心由青年歸國(guó)人員組成的太赫茲光子學(xué)團(tuán)隊(duì)在新型人工電磁媒質(zhì)（Metamaterials）的研究中取得重大進(jìn)展，研究成果近期發(fā)表在享譽(yù)國(guó)際的《自然》雜志子刊Nature Communications上。這篇題為Active control of electromagnetically induced transparency analogue in terahertz metamaterials的論文（Nat. Commun. 3:1151; DOI: 10.1038/ncomms2153, 2012）報(bào)道了采用紅外激光對(duì)太赫茲人工電磁媒質(zhì)的電磁誘導(dǎo)透明效應(yīng)（Electromagnetically Induced Transparency, EIT）進(jìn)行主動(dòng)快速調(diào)制的研究成果。與常規(guī)的EIT效應(yīng)不同，該工作利用半導(dǎo)體材料在不同光激勵(lì)強(qiáng)度下從介質(zhì)特性到金屬特性的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了太赫茲透明窗口從有到無的動(dòng)態(tài)調(diào)控，并與理論研究十分吻合。該工作為實(shí)現(xiàn)快速主動(dòng)的EIT效應(yīng)開辟了新途徑，將對(duì)太赫茲主動(dòng)慢光器件、可調(diào)濾波器件和太赫茲非線性效應(yīng)等研究領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。

近年來，基于新型人工電磁媒質(zhì)的EIT效應(yīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。該效應(yīng)能顯著改變介質(zhì)的色散特征，從而在慢光器件和增強(qiáng)非線性研究等領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景。相關(guān)研究工作多次發(fā)表在《Science》、《Nature Materials》、《Physics Review Letters》和《Nano Letters》等國(guó)際一流期刊上。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)該效應(yīng)的快速主動(dòng)控制，將極大地拓展其在諸如光通信、太赫茲通信和微納傳感等領(lǐng)域的應(yīng)用。

由天津大學(xué)張偉力教授領(lǐng)軍的太赫茲光子學(xué)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于新型人工電磁媒質(zhì)的研究。在近期成功實(shí)現(xiàn)了大尺度三維太赫茲隱身效應(yīng)（Advanced Materials 24, 916; DOI: 10.1002/adma.201103890, 2012）的基礎(chǔ)上，谷建強(qiáng)、韓家廣、田震和張偉力等人進(jìn)一步提出了光控人工電磁媒質(zhì)的研究設(shè)想，通過與美國(guó)和英國(guó)的有關(guān)研究小組合作，成功將半導(dǎo)體與金屬亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了光控的電磁誘導(dǎo)太赫茲透明效應(yīng)。通過將硅集成到常規(guī)EIT人工電磁媒質(zhì)的金屬微結(jié)構(gòu)中，實(shí)驗(yàn)觀察到在800 nm紅外激光的外場(chǎng)激勵(lì)下，太赫茲波段EIT慢光窗口從0至1的開關(guān)操作。更重要的是，這種光調(diào)控使0.74 THz處太赫茲脈沖群延遲的調(diào)制幅度高達(dá)1.5皮秒，這為實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式太赫茲慢光器件奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。該工作得到了國(guó)家科技部和自然科學(xué)基金委的資助。

論文下載地址：http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n10/full/ncomms2153.html

來源：天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院太赫茲光子學(xué)團(tuán)隊(duì)