基于MEMS的太赫兹超材料的主动逻辑调制

      超材料为人工控制亚波长范围内的电磁波并获得独特的光响应提供了一种策略。自2000年首次实验演示以来，各种超材料设计因其传统材料所没有的独特性能而引起了人们的极大兴趣。通过对几何尺寸的适当控制，可以设计出超材料的介电常数或磁导率以满足所需的应用。一般来说，它们可以缩放到整个电磁频谱，包括微波，太赫兹(THz)，红外(IR)和可见光范围。随着超材料的快速发展，在隐身器件、热光电、微流控检测、生物医学传感等领域都有报道。大多数现有的超材料可以被动地控制以执行特定的电磁功能。然而，主动控制超材料的设计被提上了议程。因此，液晶、激光泵浦、相变材料等活性超材料受到越来越多研究人员的关注。然而，由于天然材料的非线性特性，这些调谐方法存在许多局限性。微机电系统(MEMS)与超材料的集成通过其可重构能力为实现可编程性提供了新的途径。

       近日，中山大学电子与信息技术学院林佑昇团队等人提出并演示了一种基于MEMS的元器件，它使用可切换的“杯形绕组”悬臂超材料(WCM)进行主动逻辑调制。WCM可以由外部驱动电压驱动，逻辑调制位通过释放MEMS悬臂梁来表示开、关状态。虽然在释放悬臂梁后，基于MEMS的元器件的衬底表面很粗糙，但允许元器件在可重构的开关状态下操作，避免在系统过载时设备崩溃。这种可重构和可编程的MEMS元器件具有同时执行”或”门和”与“门逻辑操作的多功能特性。利用基于MEMS的元器件的调谐机制，可以将任意的超材料结构植入WCM中。这为进一步在光电领域扩大工作频率范围的应用开辟了广阔的途径。该研究结果为多功能开关、主动逻辑调制和光计算应用提供了各种可能性。相关研究工作发表在《Photonics Research》上。（丁雷）

      文章链接：RUIJIA XU et al, Actively logical modulation of MEMS-based terahertz metamaterial, Photonics Research(2021).https://doi.org/10.1364/PRJ.420876.