Forscher haben einen flexiblen, rein optischen Terahertz-Modulator auf Basis von Tellur (Te)-Nanofilmen entwickelt, die auf Polyethylenterephthalat (PET)-Substraten gewachsen sind. Dieser erreicht eine hohe Modulationseffizienz, Pikosekunden-Reaktionszeit, geringe Einfügungsdämpfung und robuste Biegetoleranz. Die Arbeit, veröffentlicht in Light: Advanced Manufacturing, adressiert eine kritische Herausforderung bei flexiblen Terahertz-Geräten: die Aufrechterhaltung der Leistung unter mechanischer Verformung.
Flexible Terahertz-Geräte werden zunehmend wichtiger für tragbare Photonik, intelligente Kommunikation, flexible Bildgebung und Sensorsysteme. Terahertz-Modulatoren sind Schlüsselkomponenten zur Steuerung von Terahertz-Signalen, aber praktische flexible Geräte leiden oft unter biegeinduzierten Strukturveränderungen, Informationsverlust oder Signalunterbrechungen. Die neuen Te/PET-Folien bieten eine Lösung, indem sie die einzigartigen Eigenschaften von Tellur—wie seine helikale Kettenstruktur, gute optische Antwort, hohe Ladungsträgerbeweglichkeit und Umgebungsstabilität—mit der Flexibilität von PET-Substraten kombinieren.
Das Forschungsteam, geleitet von Professor Qingli Zhou von der Capital Normal University und Professor Chen Ge vom Institut für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, demonstrierte, dass der Te/PET-Modulator eine hohe Modulationstiefe von 50% auf der Pikosekunden-Zeitskala und eine ultrastarke Antwort unter niedriger Pumplicht-Anregung erreicht. Das Gerät zeigt auch einen breitbandigen Betrieb und geringe Einfügungsdämpfung, was es zu einem vielversprechenden Kandidaten für flexible funktionale Terahertz-Geräte macht.
Ein zentraler Aspekt der Studie war die Untersuchung der mechanischen Stabilität. Die transiente Terahertz-Photoreaktion blieb nach wiederholten Biegezyklen und bei kleinen Biegeradien nahezu unverändert, was eine ausgezeichnete mechanische Toleranz anzeigt. Diese Stabilität wird auf die mechanische Robustheit der Te-Nanofilme und die Flexibilität des PET-Substrats zurückgeführt, die zusammen eine zuverlässige Terahertz-Modulation während der Verformung aufrechterhalten.
Um das Potenzial des Geräts für intelligente Anwendungen zu bewerten, integrierten die Forscher die gemessene Terahertz-Modulationsantwort in ein künstliches neuronales Netzwerk (ANN) für die Bilderkennung. Die Erkennungsgenauigkeit blieb unter verschiedenen Biegebedingungen stabil, was zeigt, dass sich die mechanische Robustheit des Te/PET-Geräts in zuverlässige Informationsverarbeitung übersetzt. Dies deutet darauf hin, dass flexible Terahertz-Modulatoren als Front-End-Funktionseinheiten für intelligente Sensorik und neuromorphe optoelektronische Systeme dienen könnten.
Die Wissenschaftler betonten die Bedeutung ihrer Arbeit: „Wir stellen flexible Te/PET-Folien als mechanisch robuste Plattform für ultraschnelle rein optische Terahertz-Modulation vor. Das Gerät zeigt breitbandige Antwort, geringe Einfügungsdämpfung, hohe Modulationseffizienz und Pikosekunden-Photoreaktion, während es unter Biegeverformung stabile Leistung beibehält.“ Sie fügten hinzu: „Die stabile Terahertz-Antwort unter verschiedenen mechanischen Zuständen ermöglicht eine zuverlässige neuronale Netzwerk-basierte Bilderkennung, was das Potenzial von Te-basierten flexiblen Terahertz-Geräten für intelligente Sensorik und tragbare optoelektronische Systeme nahelegt.“
Die Studie wurde durch mehrere Finanzierungsquellen unterstützt, darunter das National Key R&D Program of China, das Postdoctoral Fellowship Program der CPSF, die Beijing Natural Science Foundation und die Youth Innovation Promotion Association der CAS. Die Forschung wurde mit der DOI 10.37188/lam.2026.086 veröffentlicht. Weitere Informationen finden Sie unter Chuanlink Innovations.
