开发太赫兹光源实现超高密度移动体通信——从单片高温超导器件上成功发射圆偏光电磁波

新技术 2018年01月11日

由京都大学A. Elarabi工学研究科博士生、掛谷一弘副教授和筑波大学的辻本学助教组成的研究小组,成功地在高温超导太赫兹光源器件上,发射出最大99.7%的圆偏振度的太赫兹电磁波。这是单光源发射太赫兹波的最高圆偏振度。此研究成果已于2017年12月29日刊登在美国物理学会发行的《Physical Review Applied》杂志上。

太赫兹带的电磁波,有望应用于高速无线电通信、机场安全检查、癌症部位识别、信封内药物检查、宇宙观测等广泛领域。自2007年发明了利用高温超导纳米结构持续产生太赫兹光源之后,太赫兹光源的实用化已在世界各地展开了广泛深入的研究。圆偏振光太赫兹波不仅是超高密度移动体通信所必不可少的,而且对于光学异性体来说,透过率是根据电场旋转方向不同而不同的。这样在不损坏物质的条件下可以对物质进行区分,还可应用于药物鉴定,组织诊断等方面。另外,对于旋转方向不同反射率对不同的物体的识别也是非常有用的。但到目前为止,由于无法获得能够连续发生单独圆偏振光太赫兹波的装置,阻碍了上述技术的实用化。

此研究小组,制作了切取正方形对角形状的超导太赫兹光源,成功地发射了具有圆偏振电磁波的太赫兹波。通过偏光测试证明了所发射出的太赫兹波不具有某一特定偏转方向的电场。被测定的0.4 THz(太赫兹)圆偏振放射光与期待值一致。另外,对比国立研究开发法人产业技术研究所研究小组发表的理论计算结果,对通信及化学分析极重要的电场旋转方向作出了新的提议。

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图1:此次开发光源的显微照片 (图片来源:新闻稿)

和需要复杂调整的传统太赫兹光源不同,超导太赫兹光源是基于原始晶体结构而构筑的简单单片器件。因此,在耐久性和大批量生产上具有优势。而且,由于动作温度的上限是零下190摄氏度,这个温度是一般市贩极低温冷冻机所容易实现的温度。因此可作为便携式太赫兹光源来使用。如果将超导太赫兹光源投入实际应用,将有望在现有以半导体为中心的太赫兹技术领域取得革命性进展,为日本科学技术发展做出重大贡献。

文/ 客观日本编辑部

相关论文
A. Elarabi, Y. Yoshioka, M. Tsujimoto, and I. Kakeya.(2017). Monolithic Superconducting Emitter of Tunable Circularly Polarized Terahertz Radiation. Physical Review Applied, 8(6), 064034.

相关链接(日语)
<新闻稿>开发太赫兹光源实现高密度移动体通信[网址]

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