非线性太赫兹-纳米超表面

       场敏感非线性和光波电子学揭示了在强电磁场激发下奇异的物理过程和物质的隐藏相。特别是，具有低光子能量和皮秒时间分辨率的强太赫兹(THz)场为操纵相对论电子和发现光子以及凝聚态系统的新物理方面提供了一个独特而强大的工具。随着飞秒激光技术的成熟，基于倾斜脉冲波前技术、有机晶体、光导天线、和跃迁辐射已成为可获得的峰值电场大于MV cm-1的强太赫兹源。极端太赫兹(THz)科学和技术，作为非线性光学的下一个颠覆性前沿技术，具备在各种物理系统中探索强光物质相互作用的多方面能力。然而，目前的技术需要一个很难产生的高场自由空间太赫兹源，并且对相当弱和线性的轻物质相互作用的研究有限。因此，人们正在寻找能引起非线性效应的太赫兹波的严格约束的新方法。

       近日，北京航空航天大学Tian Dong等人研究了一种非线性的太赫兹超表面，该超表面在中等入射太赫兹场强下表现出极大的太赫兹非线性和共振的敏感自调制性。在15 nm的带隙中，深亚波长(≈λ/33 000)对应的增强太赫兹场(≈3200)，表现出显著的非线性。此外，超快注入光载流子揭示了非线性太赫兹场诱导的谷间散射和光驱动的带间激发之间的竞争关系。该可重构的太赫兹-纳米超表面可以作为探索超强太赫兹-物质相互作用的平台，在非线性频率开关、高灵敏生物/环境传感、束流控制、高分辨率成像、下一代无线通信和网络、太赫兹计算以及探索材料系统中不需要强太赫兹光源的新型局部非线性效应方面有着广泛潜在的应用。相关研究工作发表在《Advanced Functional Materials》上。（丁雷）

      文章链接：Tian Dong et al, Nonlinear THz-Nano metasurfaces, Adv. Funct. Mater.2021,31,2100463.DOI: 10.1002/adfm.202100463.