新技术提供了对太赫兹频率光前所未有的控制

研究人员开发出一种利用可编程自旋电子发射器生成结构化太赫兹光束的新方法。这一突破为太赫兹技术带来了重大飞跃，首次实现了在这些频率下生成和操纵具有自旋和轨道角动量的光。

太赫兹辐射位于电磁波谱的微波和红外光之间。它对各种应用都大有裨益，包括安全扫描仪、医学成像和超快通信。然而，有效地产生和控制太赫兹光已被证明具有挑战性。

这项新研究发表在eLight上，由复旦大学陶振生教授、吴一政教授和首都师范大学张岩教授领导，通过采用基于交换偏置磁性多层的可编程自旋电子发射器克服了这些限制。这些设备由磁性和非磁性材料的薄层组成，可将激光诱导的自旋极化电流转换为宽带太赫兹辐射。

“关键创新在于我们能够灵活地以高精度和高空间分辨率对发射器内的磁化模式进行编程，”研究生兼第一作者王顺佳解释道。“这使我们能够设计和生成具有复杂偏振状态的太赫兹光束，包括具有空间分离的圆偏振、方位角或径向偏振状态的光束，甚至是完整的庞加莱光束。”

庞加莱光束在其横截面内展现出光偏振的所有可能状态。这一独特属性可应用于产生特殊光学力、实现平顶强度分布和单次偏振测量等领域。

研究人员成功演示了如何使用可编程发射器生成各种结构化的太赫兹光束。这些光束有望推动众多领域的太赫兹技术发展。

“我们的研究成果为开发功能更强大的新型太赫兹设备铺平了道路，”陶振生教授总结道。“能够如此精确地操纵太赫兹光，为光谱、传感和通信等领域的应用开辟了令人兴奋的可能性。”