我国科研人员取得重大突破，成功研发出一款新型自旋电子器件，为太赫兹（THz）技术发展带来新契机。
太赫兹波介于微波和红外光之间，它有很多神奇的本领。比如能穿透衣服、纸张这些非金属材料，还能在不造成伤害的前提下，探测生物分子结构，在安检、医疗成像和超快无线通信领域大有用处。但要充分发挥太赫兹技术的潜力，就得控制太赫兹波的偏振方向，也就是它振动的方向。以前控制太赫兹偏振，通常要借助波片、超材料等体积庞大的外部设备，不仅效率低、频率范围有限，还不适合小型化或集成化系统。
近期，北京航空航天大学的科研团队在《先进光子学》杂志上发表研究成果。他们研制出一种新型自旋电子太赫兹发射器，通过微观条纹设计，在太赫兹波产生过程中就能控制其手性（类似左右旋特性），把偏振调节功能融入到设备的物理设计中，简化了系统，功能也更强大。
这款发射器由钨、钴铁硼、铂等薄膜层构成。当受到超快激光脉冲照射时，材料会产生自旋电流，再通过逆自旋霍尔效应转化为电荷。发射器上的微观条纹会改变电荷分布，形成内部电场，影响太赫兹波的振幅和相位。研究人员通过设计不同的条纹排列方式，不用外部光学元件就能精确调节偏振。
使用时，只要旋转发射器，就能灵活高效地在不同偏振状态间切换，像线性、椭圆和圆偏振状态都能轻松实现。而且在0.74 - 1.66太赫兹的宽频率范围内，它都能保持高质量的圆偏振，椭圆率大于0.85，在宽带偏振控制方面表现出色。
研究团队制作并测试了7种不同条纹纵横比的发射器，利用太赫兹时域光谱技术测量不同图案对发射太赫兹偏振的影响。结果发现，条纹纵横比越大，内部电场越强，对偏振的控制效果越好。大纵横比的发射器能产生可调节偏振的太赫兹波，通过调整条纹图案的方位角，还能精确切换左旋和右旋圆偏振。
这项创新成果意义重大，在无线通信领域，通过偏振复用技术能让数据传输速率翻倍；在生物医学成像领域，能更精准地检测生物分子，实现疾病的早期诊断；在量子光学、精密传感等基础研究领域，也有望凭借其更高的测量灵敏度取得突破。而且这款发射器设计紧凑高效，非常适合片上集成，为实现实用化、低成本的太赫兹设备迈出了关键一步。后续研究将聚焦于优化发射器的频率选择控制，为先进光子和无线系统开拓更多可能性。
参考资料：DOI：1117.1/7.AP.2.026007
