客观日本

6G通信的太赫兹波高度控制技术,东北大学开发出可改变太赫兹波透射性和相位的超级材料

2020年12月10日 信息通信

本文根据日本东北大学成果发布翻译整理而成

全球已开始推进5G移动通信系统的下一代技术——“6G”的研发,并明确表示将使用太赫兹波。日本东北大学研究生院工学研究科的金森义明教授等人组成的研究团队,开发出了利用微型机械自由控制超材料的电磁诱导透明现象的技术,实现了可通过电压控制太赫兹波的透射率和相位的可调谐滤波器。由于可利用MEMS制造技术制造,因此体积小、量产性优异,可以结合电子电路和半导体实现对太赫兹波的高度控制。以新一代通信技术“6G”为首,有望在广泛的领域得到应用。

可调谐滤波器能利用MEMS制造技术制造,因此体积小、量产性优异,可以结合电子电路和半导体实现对太赫兹波的高度控制。以6G通信技术为首,今后有望利用这些优点,广泛应用于医疗、生物、农业、食品、环境和安全等领域。另外,电磁诱导透明超材料作为可以形成慢光(Slow Light)和停止光(Stop Light)的独特超材料备受关注,此次开发的可动态控制电磁诱导透明现象的技术还有望作为实现量子计算机和光LSI的光存储器及光缓冲器使用。

图1是新开发的可调谐滤波器的基本结构模式图,图2是制作的超材料单元结构部位的显微镜照片。超材料的单元结构由在可动梁上形成的一根金属杆结构和在固定梁上形成的与其垂直的两根平行金属杆结构组成。金属使用金。这种超材料单元结构呈二维排列。通过向静电驱动的MEMS致动器施加电压,可动梁上的金属杆会在静电引力的作用下移动,向固定梁上的平行金属杆靠近,因此,太赫兹波在共振频率附近的透射率和相位会大大改变。通过精确调整施加的电压,可以控制太赫兹波的特性。另外,由于去除了超材料正下方的基板,还消除了基板导致透射率下降及产生不必要的干扰波形等以往的技术存在的问题,成功提高了透明性,去除了不必要的干扰波形。针对频率为1.832THz的太赫兹波,成功地根据加载的电压在38.8%的调制范围内改变了透射率,还可以在25.3~47.8°的范围内控制相位。

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图1:新开发的可调谐滤波器的基本结构模式图

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图2:制作的超材料单位结构部位的显微镜照片

论文信息
题目:Actively tunable THz filter based on an electromagnetically induced transparency analog hybridized with a MEMS metamaterial
期刊:Scientific Reports
DOI:10.1038/s41598-020-77922-1

日语发布资料
编译:JST客观日本编辑部

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