使用超紧凑型设备随意动态控制太赫兹 (THz) 波对于生物医学成像、电信、检测等领域的太赫兹技术非常重要。然而，由传统材料制成的可调太赫兹器件通常体积庞大，而且由于天然存在的材料与太赫兹波之间的相互作用较弱，因此它们的调制深度和功能往往有限。超表面——赋予在深亚波长范围内操纵光的无与伦比的灵活性的功能材料——为太赫兹波的动态控制提供了一个强大的平台。
将无源超表面与不同的外部刺激控制材料相结合，光控元器件在这方面引起了人们的关注。它们的吸引人的特性包括超快的调制速度和高调制像素分辨率。大多数光控元器件可以实现选择性或非选择性频率的光调制。双模但明显可调的光操纵——比如，在简单设备中调节外部旋钮——是集成光学应用的迫切需求。
正如Advanced Photonics报道的那样，复旦大学物理系的研究人员最近建立了一种基于超表面的新型方法，该方法通过使用一个额外的旋钮改变泵浦光的波长来实现太赫兹波的动态双模调制。具体而言，他们的实验表明，预先设计的电介质超表面可以通过切换泵浦波长(例如 515 nm 或 1030 nm)的波长，实现对入射太赫兹波的模式选择性或模式非选择性调制。他们的理论分析表明，通过仔细设计超表面谐振模式的波函数与不同波长的泵浦激光激发扰动的区域之间的空间重叠，可以有效地控制这种双模调制。
受他们发现该机制的启发，研究团队进一步展示了两种具有不同光调制功能的有源元器件。在实验和模拟中，他们首先提出了一种可以动态改变由泵浦波长和泵浦注量决定的入射太赫兹波的偏振态的设备。然后，他们展示了一种可以对光学信息进行加密的设备，以便它仅在被预定正确波长的泵浦光束激发时才会显示预先设计的全息图案。
通讯作者、复旦大学物理学教授何琼表示：“我们预计这项工作将激发出许多具有独特光调制功能的新型可调谐器件。” 他补充说：“这些功能可能对许多应用有用，例如传感、安全和下一代无线通信。”
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