近日，微太中心太赫茲物理團隊及其合作者在《應用物理快報》（Applied Physics Letters）上發表題為《超薄雙層超材料在反對稱模式激發下的選擇性相干完美吸收（”Selective coherentperfect absorption of subradiant mode in ultrathin bi-layer metamaterials viaantisymmetric excitation”）的文章，闡述了利用激發場的模式對稱性來選擇性激發雙層超材料中的暗態模式從而實現高品質因子相干完美吸收的物理機制。

圖1. 太赫茲雙層超材料的相干完美吸收模型與結構設計圖

相干完美吸收是一種通過兩束相干光束作用在低損耗材料/結構上實現入射能量全吸收的方法。該概念由美國耶魯大學曹輝教授課題組于2010年提出，并基于此實現了硅基“時間反演激光器”，從而引領了一種光學調控的新思路。它的一個重要優點是可以僅通過入射光的相干性來實現被動器件（passive device）的動態調控。前人的研究對象主要基于對稱型的激發模式，當兩束光同相位入射時達到吸收最大值，反相位入射時達到吸收最小值。微太中心太赫茲物理團隊在本文中提出了具有選擇性的反對稱模式（暗態）相干完美吸收機制，相比于對稱模式，反對稱模式（暗態）的品質因子可以提高1~2個數量級，是一個特色鮮明的創新點。太赫茲物理團隊將該物理機制融合到太赫茲超材料設計中，并聯合南京大學金飚兵教授課題組完成了柔性襯底太赫茲雙層超材料的制備與測試，準確驗證了理論模型。在此基礎上，本文提出了兩項潛在的應用設想：1) 高開關比太赫茲開關，實驗測算得到的開關比最高可達1000，2) 太赫茲邏輯電路中“與非門”，得到了同行專家的認可。

微太中心譚為是本文的第一作者兼共同通訊作者，該課題得到了科學挑戰專題和國家自然科學基金青年科學基金的資助。

圖2. 柔性襯底太赫茲雙層超材料的數值仿真與實驗結果對比

來源：中物院微系統與太赫茲研究中心