人造超表面提供多通道太赫兹传输，有望实现6G信号

近日，中国研究团队制造出全硅结构，可以通过四个不同的光通道传输太赫兹波，允许不同功率的光子通过。这种多通道光学设备可以为太赫兹成像和量子信息编码，以及高频波延伸到太赫兹范围的6G无线网络提供更普适的解决方案。

图1 由人工超表面产生球面波和涡旋波的叠加态，其可以使两个球面波和两个涡旋波以四通道传播。

电子科技大学团队负责人Fuyu Li说：“在6G网络中，该设备的多个通道能够同时实现多个频率的光束偏转，这将减少基站需求，否则需要更多几番覆盖全信号波段。”

球面波和涡旋波

这种新方案利用人造次表面叠加球面太赫兹波和涡旋太赫兹波。当球面波向各个方向辐射时，涡旋波的扭曲形状产生了旋转运动，可以用来传递信息或移动粒子。

然而，与纯涡旋波相比，两种波的叠加态可以提高太赫兹期间的性能。Li解释道：“例如，该设备能够提高粒子操作的精确度，或拓宽光通信渠道。”

研究人员设计了两种不同的超表面结构，使球面和涡旋波之间的干涉具有特定的线性偏振，并制备和测试多个样品，以验证理论计算和数值模拟。其中一种结构允许垂直极化的球面波和水平极化的涡旋波叠加，产生一种干涉图样，这种干涉图样由在顺时针方向中旋转的三个螺旋条纹组成。通过分离叠加态的涡旋波和球面波，该团队表明，这种结构能够实现双通道传输。

另一中超表面支持具有相同偏振的球面波和涡旋波之间的干涉。在这种情况下，当干涉图案包括两个旋转的螺旋条纹，两个波是水平偏振，当包括四个旋转螺旋纹，它们是垂直偏振。对于这种结构，当球面波和涡旋波分离时，可以实现双通道和四通道透射。

未来前景

目前，该团队正致力于将更多的功能集成到超表面，并改进信噪比，以观察由结构产生的更细微的物理现象。

[1] Fuyu Li, Yuanxun Li, Tingting Tang, Yongcheng Lu, Xinyan Liu, Yulong Liao, and Qiye Wen, "All-dielectric terahertz metasurface for linearly-polarized multichannel transmission and superposition states of spherical and vortex waves," Photon. Res. 11, 485-493 (2023)

新闻链接：

https://www.optica-opn.org/home/newsroom/2023/march/metasurfaces_deliver_multichannel_terahertz_transm/