我國科研人員取得重大突破，成功研發出一款新型自旋電子器件，為太赫茲（THz）技術發展帶來新契機。

太赫茲波介于微波和紅外光之間，它有很多神奇的本領。比如能穿透衣服、紙張這些非金屬材料，還能在不造成傷害的前提下，探測生物分子結構，在安檢、醫療成像和超快無線通信領域大有用處。但要充分發揮太赫茲技術的潛力，就得控制太赫茲波的偏振方向，也就是它振動的方向。以前控制太赫茲偏振，通常要借助波片、超材料等體積龐大的外部設備，不僅效率低、頻率范圍有限，還不適合小型化或集成化系統。

近期，北京航空航天大學的科研團隊在《先進光子學》雜志上發表研究成果。他們研制出一種新型自旋電子太赫茲發射器，通過微觀條紋設計，在太赫茲波產生過程中就能控制其手性（類似左右旋特性），把偏振調節功能融入到設備的物理設計中，簡化了系統，功能也更強大。

這款發射器由鎢、鈷鐵硼、鉑等薄膜層構成。當受到超快激光脈沖照射時，材料會產生自旋電流，再通過逆自旋霍爾效應轉化為電荷。發射器上的微觀條紋會改變電荷分布，形成內部電場，影響太赫茲波的振幅和相位。研究人員通過設計不同的條紋排列方式，不用外部光學元件就能精確調節偏振。

使用時，只要旋轉發射器，就能靈活高效地在不同偏振狀態間切換，像線性、橢圓和圓偏振狀態都能輕松實現。而且在0.74 - 1.66太赫茲的寬頻率范圍內，它都能保持高質量的圓偏振，橢圓率大于0.85，在寬帶偏振控制方面表現出色。

研究團隊制作并測試了7種不同條紋縱橫比的發射器，利用太赫茲時域光譜技術測量不同圖案對發射太赫茲偏振的影響。結果發現，條紋縱橫比越大，內部電場越強，對偏振的控制效果越好。大縱橫比的發射器能產生可調節偏振的太赫茲波，通過調整條紋圖案的方位角，還能精確切換左旋和右旋圓偏振。

這項創新成果意義重大，在無線通信領域，通過偏振復用技術能讓數據傳輸速率翻倍；在生物醫學成像領域，能更精準地檢測生物分子，實現疾病的早期診斷；在量子光學、精密傳感等基礎研究領域，也有望憑借其更高的測量靈敏度取得突破。而且這款發射器設計緊湊高效，非常適合片上集成，為實現實用化、低成本的太赫茲設備邁出了關鍵一步。后續研究將聚焦于優化發射器的頻率選擇控制，為先進光子和無線系統開拓更多可能性。

參考資料：DOI：1117.1/7.AP.2.026007