THz-golven hebben een overvloed aan toepassingen, variërend van biomedische en medische onderzoeken, in beeld brengen, milieu Controle, tot draadloze communicatie, vanwege de overvloedige spectrale informatie, lage fotonenergie, sterke doordringbaarheid, en kortere golflengte. THz-golven met technologische vooruitgang worden niet alleen bepaald door zeer efficiënte bronnen en detectoren, maar ook bepaald door een verscheidenheid aan hoogwaardige THz-componenten/functionele apparaten. Echter, traditionele THz-apparaten moeten dik genoeg zijn om de gewenste golfmanipulatiefuncties te realiseren, belemmering van de ontwikkeling van geïntegreerde THz-systemen en -toepassingen. Hoewel metamaterialen baanbrekende ontdekkingen hebben laten zien vanwege de instelbare elektrische permittiviteit en magnetische permeabiliteit van een metaatoom, ze worden beperkt door technische uitdagingen van fabricage en een hoog verlies van de op metaal gebaseerde eenheidscel.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Licht:geavanceerde productie , een team van wetenschappers, onder leiding van professor Songlin Zhuang van het Terahertz Technology Innovation Research Institute, Universiteit van shanghai voor wetenschap en technologie, en collega's hebben de recente ontwikkelingen van meta-oppervlakken voor de manipulatie van THz-golven samengevat. Deze ultracompacte apparaten met ongebruikelijke functionaliteiten maken metasurface-apparaten zeer aantrekkelijk voor toepassingen zoals beeldvorming, encryptie, informatiemodulatie en THz-communicatie.

Werkelijk, meta-oppervlakken bestaan ​​meestal uit vlakke antennes die vooraf ontworpen EM-reacties mogelijk maken. De antennes zijn gemaakt van metalen of traditionele diëlektrica met een hoge brekingsindex die eenvoudig kunnen worden vervaardigd op basis van standaard fabricageprocessen. In aanvulling, meta-oppervlakken met functionaliteit bij het manipuleren van EM-golven zijn afhankelijk van abrupte faseveranderingen bij vlakke antenne-interfaces, en dus is de dikte van meta-oppervlakken veel dunner dan de invallende golflengte. Meta-oppervlakken kunnen lokaal het golffront van EM-golven regelen met een resolutie van subgolflengten, leidend tot verschillende praktische toepassingen zoals metalenses, golfplaten, de generatoren van de draaikolkstraal, straalbesturing en hologrammen. De ultradunne aard van meta-oppervlakken, gemak van fabricage, en subgolflengteresolutie bij manipulatie van EM-golven maken meta-oppervlakken ideale kandidaten voor miniaturisatie van THz-apparaten (ultracompacte THz-apparaten) en systeemintegratie.

De metasurface-gebaseerde benadering voor het manipuleren van THz-golven maakt opmerkelijke bijdragen mogelijk bij het ontwerpen van ultradunne/ultracompacte en afstembare THz-componenten. De belangrijkste voordelen/bijdragen van THz-meta-oppervlakken kunnen als volgt worden geconcludeerd:(1) THz-componenten met verminderde grootte:de functionaliteiten van focussering, OAM, en polarisatieconversie gerealiseerd door meta-oppervlakken kan traditioneel worden verkregen door een THz-lens te gebruiken, spiraalvormige faseplaat, en halve golf (of kwartgolf) plaat, respectievelijk; (2) THz-componenten met meerdere functies:de traditionele THz-apparaten, bijv. THz-lenzen, golfplaten, enzovoort, altijd één functie weergeven. Metasurfaces bieden niet alleen een flexibel platform om ultradunne/ultracompacte THz-apparaten met een enkele functie te realiseren, maar maken ook de ongekende mogelijkheden mogelijk bij het ontwerpen van multifunctionele THz-apparaten. (3) THz-componenten met afstembare functie:Metasurfaces gecombineerd met VO ₂ , grafeen, enzovoort, openen een nieuwe weg voor het ontwerpen van THz-componenten met actieve functies.

Tot slot, meta-oppervlakken met vlakke structuren kunnen het golffront van THz-golven lokaal wijzigen met een resolutie van subgolflengten. Metasurfaces bieden niet alleen een ultracompact platform voor het manipuleren van het golffront van THz-golven, maar genereert ook een overvloed aan toepassingen die moeilijk te bereiken zijn met conventionele functionele apparaten. Als overzicht, de recente ontwikkelingen van meta-oppervlakken voor het manipuleren van THz-golven werden in dit artikel gepresenteerd, en dit voortgangsrapport kan een nieuwe weg openen voor het ontwerpen van ultradunne of ultracompacte THz-functionele apparaten en systemen.