来自3D拓扑绝缘体的可调THz辐射

位于毫米波和远红外频率范围之间的太赫兹(THz)波是一种电磁频带，至今尚未完全识别和理解。北京航空航天大学的吴晓军带领一组研究人员积极寻求理解，产生和控制太赫兹辐射的方法。Wu指出，太赫兹波在扩展实际应用(从成像到信息加密)方面具有巨大潜力，但是由于缺乏足够高效的信号源，太赫兹科学技术的发展受到了阻碍。

Wu的研究小组一直在研究碲化铋(Bi 2 Te 3)的三维拓扑绝缘体，作为有效THz系统的有希望的基础。他们最近系统地研究了飞秒激光脉冲驱动的Bi 2 Te 3纳米膜的太赫兹辐射。他们在Advanced Photonics上发表的报告证明了具有可任意调节的偏振态的手性太赫兹波的有效产生，该偏振态允许控制手性，椭圆率和主轴。

吴认为，碲化铋是未来基于片上拓扑绝缘子的太赫兹系统的理想选择。它已经在太赫兹发射，检测和调制方面展现了极好的前景。经过深入研究的拓扑绝缘体具有特殊的自旋动量锁定表面状态，也可以通过各种因素(例如原子层数)进行精确调整。吴解释说，这种太赫兹源可以有效地辐射线性和圆极化的太赫兹波，并且具有可调节的手性和极化度。这将促进太赫兹科学及其在超快太赫兹光电自旋电子学，基于偏振的太赫兹光谱学和成像，太赫兹生物传感，视距太赫兹通信和信息加密等领域的发展。

线性极化太赫兹波的产生和操纵

Wu的小组系统地研究了由飞秒激光脉冲驱动的拓扑绝缘体Bi 2 Te 3纳米膜的太赫兹辐射。他们发现，线性极化的太赫兹波起源于由线性极化的泵浦光激发拓扑绝缘子后，Bi 2 Te 3中Bi-Te原子之间的电子密度超快重新分布而形成的移位电流。超快移位电流有助于线性极化的THz辐射。由于Bi 2 Te 3的晶格特性，取决于样品的方位角，辐射的太赫兹波始终以三倍的旋转角线性极化。这种可靠性使得通过控制偏振方向上的入射激光来任意操纵THz波偏振角变得非常方便。