Terobosan Terahertz: Teknik Baru Menawarkan Kontrol yang Belum Pernah Ada Sebelumnya Atas Cahaya

Para peneliti telah mengembangkan metode baru untuk menghasilkan dan memanipulasi information terstruktur. Terahertz sinar cahaya menggunakan pemancar spintronik yang dapat diprogram, memajukan aplikasi dalam keamanan, pencitraan medis, dan komunikasi.

Para ilmuwan telah menciptakan teknik baru untuk menghasilkan berkas cahaya terahertz terstruktur dengan pemancar spintronik yang dapat diprogram. Kemajuan ini merupakan langkah maju yang besar dalam teknologi terahertz, yang untuk pertama kalinya memungkinkan pembangkitan dan manipulasi cahaya yang memiliki spin dan momentum sudut orbital pada frekuensi ini.

Radiasi terahertz terletak di antara gelombang mikro dan cahaya inframerah pada spektrum elektromagnetik. Radiasi ini sangat menjanjikan untuk berbagai aplikasi, termasuk pemindai keamanan, pencitraan medis, dan komunikasi ultracepat. Namun, menghasilkan dan mengendalikan cahaya terahertz secara efektif terbukti menantang.

Penelitian baru ini, yang dipimpin oleh Prof. Zhensheng Tao, Prof. Yizheng Wu dari Universitas Fudan, dan Prof. Yan Zhang dari Universitas Capital Regular, mengatasi keterbatasan ini dengan menggunakan pemancar spintronik yang dapat diprogram berdasarkan lapisan magnetik bias-pertukaran. Perangkat ini terdiri dari lapisan tipis bahan magnetik dan non-magnetik yang mengubah arus terpolarisasi spin yang diinduksi laser menjadi radiasi terahertz pita lebar.

(a) Diagram skema pengaturan eksperimental. (b) Skema metode pemrograman magnetis berbantuan laser. Kredit: Shunjia Wang, Wentao Qin, Tongyang Guan, Jingyu Liu, Qingnan Cai, Sheng Zhang, Lei Zhou, Yan Zhang, Yizheng Wu, Zhensheng Tao

Inovasi dalam Polarisasi Cahaya

“Inovasi utamanya terletak pada kemampuan kami untuk memprogram pola magnetisasi secara fleksibel di dalam emitor dengan presisi tinggi dan resolusi spasial tinggi,” mahasiswa pascasarjana dan penulis pertama Shunjia Wang menjelaskan. “Hal ini memungkinkan kami untuk merancang dan menghasilkan berkas terahertz dengan standing polarisasi kompleks, termasuk berkas dengan polarisasi melingkar yang terpisah secara spasial, standing polarisasi azimuthal atau radial, dan bahkan berkas Poincaré penuh.”

Sinar Poincaré menunjukkan semua kemungkinan keadaan polarisasi cahaya dalam penampang melintangnya. Sifat unik ini memiliki aplikasi di berbagai bidang seperti menghasilkan gaya optik khusus, mencapai profil intensitas puncak datar, dan pengukuran polarimetri satu bidikan.

(a) Pemancar terahertz terprogram untuk radiasi terahertz terpolarisasi sirkuler kiri dan kanan yang terpisah secara spasial. (b) Pemancar terahertz terprogram untuk polarisasi azimut. (c) Pemancar terahertz terprogram untuk berkas Poincaré penuh. Kredit: Shunjia Wang, Wentao Qin, Tongyang Guan, Jingyu Liu, Qingnan Cai, Sheng Zhang, Lei Zhou, Yan Zhang, Yizheng Wu, Zhensheng Tao

Para peneliti berhasil menunjukkan pembangkitan berbagai berkas terahertz terstruktur menggunakan pemancar yang dapat diprogram. Berkas ini menjanjikan kemajuan teknologi terahertz di berbagai bidang.

“Temuan kami membuka jalan bagi pengembangan perangkat terahertz baru dengan fungsionalitas yang lebih baik,” simpul Prof. Zhensheng Tao. “Kemampuan untuk memanipulasi cahaya terahertz dengan presisi seperti itu membuka kemungkinan yang menarik untuk aplikasi dalam spektroskopi, penginderaan, dan komunikasi.”

Referensi: “Pembuatan medan terahertz terstruktur yang fleksibel melalui pemancar spintronik yang bias pertukaran yang dapat diprogram” oleh Shunjia Wang, Wentao Qin, Tongyang Guan, Jingyu Liu, Qingnan Cai, Sheng Zhang, Lei Zhou, Yan Zhang, Yizheng Wu dan Zhensheng Tao, 8 Juli 2024, Cahaya.
DOI: 10.1186/s43593-024-00069-3

Penelitian ini didanai oleh Program Penelitian dan Pengembangan Utama Nasional Tiongkok, Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Nasional Tiongkok, Proyek Penelitian Dasar Sains dan Teknologi Kota Shanghai, dan Program Penelitian Utama Nasional Tiongkok.