微型條紋結構開啟太赫茲控制新紀元：加速通訊與精準掃描的革命性突破
中國科研團隊近期開發出一款革命性的自旋電子裝置，能直接操控太赫茲波的偏振特性，無需依賴傳統笨重的外部元件。這項創新技術採用獨特的微米級條紋設計，在波源處就能靈活調變太赫茲波的旋向性，輕鬆切換不同偏振狀態，將為無線通訊、生醫影像與量子研究帶來突破性進展。
太赫茲波位於微波與紅外線之間的電磁頻譜帶，具有穿透非金屬材料的特性，在安檢掃描、醫療造影與超高速無線傳輸等領域極具應用價值。相較於可見光或無線電波，太赫茲波不僅能穿透衣物、紙張等材質，更能解析生物分子的結構特徵。
要充分發揮太赫茲技術的潛力，關鍵在於精準控制電磁波的偏振方向。現行技術多需搭配波片或超材料等體積龐大的外部元件，不僅效率低落、頻寬受限，更難以整合至微型化系統。為此，北京航空航天大學研究團隊在《Advanced Photonics》發表創新解決方案。
這款新型發射器採用鎢/鈷鐵硼/鉑的薄膜堆疊結構，當飛秒雷射脈衝激發時，會透過逆自旋霍爾效應產生電荷。其微米級條紋圖案能改變電荷分佈，形成內建電場來調控太赫茲波的振幅與相位。研究人員透過七種不同條紋比例的設計驗證，證實較大縱橫比能產生更強的內建電場，實現0.74-1.66THz寬頻範圍內橢圓度高於0.85的優異偏振控制。
這項技術的突破性在於：只需旋轉發射器本體，就能靈活切換線性、橢圓與圓偏振狀態，更可精準調變左旋/右旋圓偏振波。相較傳統方案，這種整合式設計大幅簡化系統架構，為晶片級整合開闢新途徑。
在實際應用方面，這項創新技術可透過偏振多工使無線傳輸速率倍增，在生醫檢測領域則能提升生物分子辨識精度，實現更早期的疾病診斷。此外，其優異的測量敏感度也將推動量子光學與精密感測等基礎研究的突破性發展。
研究團隊下一步將著重最佳化頻率選擇性控制功能，進一步拓展太赫茲技術在光子晶片與無線系統的應用潛力。這項突破性進展，正將太赫茲頻譜的變革性應用從實驗室推向產業化階段。
