Le onde THz hanno una miriade di applicazioni che vanno dagli esami biomedici e medici, immagini, monitoraggio ambientale, alle comunicazioni senza fili, a causa delle abbondanti informazioni spettrali, bassa energia fotonica, forte penetrabilità, e lunghezza d'onda più corta. Onde THz con progressi tecnologici non solo determinati da sorgenti e rilevatori ad alta efficienza, ma anche decisi da una varietà di componenti/dispositivi funzionali THz di alta qualità. Però, i dispositivi THz tradizionali dovrebbero essere abbastanza spessi per realizzare le funzioni di manipolazione delle onde desiderate, ostacolare lo sviluppo di sistemi e applicazioni integrati THz. Sebbene i metamateriali abbiano mostrato scoperte rivoluzionarie dovute alla permittività elettrica sintonizzabile e alla permeabilità magnetica di un meta-atomo, sono limitati dalle sfide tecniche di fabbricazione e dall'elevata perdita della cella unitaria a base di metallo.

In un nuovo articolo pubblicato su Luce:produzione avanzata , un team di scienziati, guidato dal professor Songlin Zhuang del Terahertz Technology Innovation Research Institute, Università di shanghai per la scienza e la tecnologia, e collaboratori hanno riassunto i recenti progressi delle metasuperfici per la manipolazione delle onde THz. Questi dispositivi ultracompatti con funzionalità insolite rendono i dispositivi di metasuperficie molto attraenti per applicazioni come l'imaging, crittografia, modulazione dell'informazione e comunicazioni THz.

In realtà, le metasuperfici sono tipicamente costituite da antenne planari che consentono risposte EM predefinite. Le antenne sono realizzate in metallo o dielettrici tradizionali ad alto indice di rifrazione che possono essere facilmente fabbricati in base a processi di fabbricazione standard. Inoltre, le metasuperfici con funzionalità nella manipolazione delle onde EM dipendono da improvvisi cambiamenti di fase nelle interfacce planari dell'antenna, e quindi lo spessore delle metasuperfici è molto più sottile della lunghezza d'onda incidente. Le metasuperfici possono controllare localmente il fronte d'onda delle onde EM con una risoluzione della lunghezza d'onda inferiore, portando a varie applicazioni pratiche come metalenses, piastre d'onda, generatori del fascio di vortice, direzione del raggio e ologrammi. La natura ultrasottile delle metasuperfici, facilità di fabbricazione, e la risoluzione della lunghezza d'onda nella manipolazione delle onde EM rendono le metasuperfici candidati ideali per la miniaturizzazione dei dispositivi THz (dispositivi THz ultracompatti) e l'integrazione del sistema.

L'approccio basato sulla metasuperficie per la manipolazione delle onde THz consente contributi notevoli nella progettazione di componenti THz ultrasottili/ultracompatti e sintonizzabili. I principali vantaggi/contributi delle metasuperfici THz si possono concludere come segue:(1) Componenti THz di dimensioni ridotte:Le funzionalità di focalizzazione, OAM, e la conversione della polarizzazione realizzata dalle metasuperfici può essere tradizionalmente ottenuta utilizzando una lente THz, piatto di fase elicoidale, e piastra a semionda (o quarto d'onda), rispettivamente; (2) Componenti THz con molteplici funzioni:I tradizionali dispositivi THz, per esempio. lenti THz, piastre d'onda, eccetera, mostrano sempre una singola funzione. Le Metasurfaces non solo forniscono una piattaforma flessibile per realizzare dispositivi THz ultrasottili/ultracompatti con singola funzione, ma consentono anche la capacità senza precedenti nella progettazione di dispositivi THz multifunzionali. (3) Componenti THz con funzione sintonizzabile:Metasuperfici combinate con VO ₂ , grafene, eccetera, aprire una nuova strada per la progettazione di componenti THz con funzioni attive.

In conclusione, metasuperfici con strutture planari possono modificare localmente il fronte d'onda delle onde THz a risoluzione subwavelength. Le metasuperfici non forniscono solo una piattaforma ultracompatta per manipolare il fronte d'onda delle onde THz, ma generano anche una pletora di applicazioni difficili da ottenere con dispositivi funzionali convenzionali. Come panoramica, i recenti sviluppi delle metasuperfici per la manipolazione delle onde THz sono stati presentati in questo documento, e questo rapporto sui progressi può aprire una nuova strada per progettare dispositivi e sistemi funzionali THz ultrasottili o ultracompatti.