渥太華大學的研究人員開發(fā)出了在基于石墨烯的結構中增強太赫茲（THz）波頻率轉(zhuǎn)換的技術。這些進步為更快、更高效的無線通信和信號處理技術提供了潛在應用。這項研究發(fā)表在《光：科學與應用》雜志上。

太赫茲波位于電磁波譜的遠紅外區(qū)域，可用于質(zhì)量控制和安全應用，包括透過不透明材料的非侵入式成像。

太赫茲波還具有無線通信的潛力。太赫茲非線性光學技術能夠改變電磁波頻率，它的進步對于開發(fā) 6G 技術及以后的高速無線通信和信號處理系統(tǒng)至關重要。

鑒于太赫茲技術在通信、安全、醫(yī)療保健和質(zhì)量控制方面的重要性，太赫茲技術正在迅速發(fā)展。為了彌補 GHz 電子學和 THz 光子學之間的差距，渥太華大學物理副教授 Jean-Michel Ménard 和他的研究團隊開發(fā)了將電磁信號上轉(zhuǎn)換到更高振蕩頻率的方法。

這項研究提出了在石墨烯基器件中增強太赫茲非線性的新技術。

渥太華大學副教授Jean-Michel Ménard：“項研究標志著在提高太赫茲頻率轉(zhuǎn)換器的效率方面向前邁出了重要一步，這是多光譜太赫茲應用的關鍵方面，尤其是 6G 等通信系統(tǒng)的未來�！�

Ménard 與渥太華大學的研究人員 Ali Maleki 和 Robert W. Boyd，以及德國拜羅伊特大學的 Moritz B. Heindl 和 Georg Herink 和 Iridian Spectral Technologies 合作完成了該項目。

這項研究利用石墨烯作為由單層碳原子組成的量子材料的潛力，探索了石墨烯獨特的光學特性。這種二維材料可以很容易地集成到設備中，從而在通信和信號處理領域?qū)崿F(xiàn)新的應用。

以往將太赫茲光與石墨烯相結合的研究主要集中在基本的光-物質(zhì)相互作用上，通常只研究單一實驗參數(shù)的影響。這些研究通常會產(chǎn)生微弱的非線性效應。

為了解決這一局限性，Ménard 和他的合作者使用先進的技術來增強非線性效應，優(yōu)化石墨烯的獨特性能，以提高太赫茲應用的性能。

渥太華大學物理系博士生Ali Maleki：“我們的實驗平臺和新穎的器件架構為探索石墨烯以外的各種材料提供了可能性，并有可能確定新的非線性光學機制。這種研究和開發(fā)對于改進太赫茲頻率轉(zhuǎn)換技術并最終將該技術集成到實際應用中至關重要，特別是為了實現(xiàn)高效的芯片集成非線性太赫茲信號轉(zhuǎn)換器，這將推動未來的通信系統(tǒng)。”

Maleki 負責收集和分析研究結果。

相關鏈接：https://doi.org/10.1038/s41377-024-01657-1