As ondas THz têm uma infinidade de aplicações que vão desde exames biomédicos e médicos, imagem, monitoramento ambiental, para comunicações sem fio, por causa da abundante informação espectral, baixa energia do fóton, forte penetrabilidade, e comprimento de onda mais curto. Ondas THz com avanços tecnológicos não apenas determinadas por fontes e detectores de alta eficiência, mas também decididas por uma variedade de componentes / dispositivos funcionais THz de alta qualidade. Contudo, os dispositivos THz tradicionais devem ser grossos o suficiente para realizar as funções de manipulação de ondas desejadas, dificultando o desenvolvimento de sistemas e aplicativos integrados THz. Embora os metamateriais tenham mostrado descobertas inovadoras devido à permissividade elétrica sintonizável e permeabilidade magnética de um meta-átomo, eles são limitados por desafios técnicos de fabricação e alta perda da célula unitária baseada em metal.

Em um novo artigo publicado em Leve:Manufatura Avançada , uma equipe de cientistas, liderado pelo Professor Songlin Zhuang do Terahertz Technology Innovation Research Institute, Universidade de Xangai para Ciência e Tecnologia, e colegas de trabalho resumiram os avanços recentes das metassuperfícies para a manipulação de ondas THz. Esses dispositivos ultracompactos com funcionalidades incomuns tornam os dispositivos de metassuperfície muito atraentes para aplicações como imagens, criptografia, modulação de informações e comunicações THz.

Na realidade, As metasuperfícies normalmente consistem em antenas planas que permitem respostas EM predefinidas. As antenas são feitas de metais ou dielétricos tradicionais de alto índice de refração que podem ser facilmente fabricados com base em processos de fabricação padrão. Além disso, metassuperfícies com funcionalidade na manipulação de ondas EM são dependentes de mudanças de fase abruptas em interfaces de antenas planas, e, portanto, a espessura das metassuperfícies é muito mais fina do que o comprimento de onda incidente. Metasurfaces pode controlar localmente a frente de onda das ondas EM em resolução de comprimento de onda inferior, levando a várias aplicações práticas, como metalenses, placas de onda, geradores de feixe de vórtice, direção do feixe e hologramas. A natureza ultrafina das metassuperfícies, facilidade de fabricação, e a resolução de comprimento de onda na manipulação de ondas EM tornam as metassuperfícies candidatas ideais para a miniaturização de dispositivos THz (dispositivos THz ultracompactos) e integração de sistemas.

A abordagem baseada em metassuperfície para manipular ondas THz permite contribuições notáveis ​​no projeto de componentes THz ultrafinos / ultra compactos e ajustáveis. As principais vantagens / contribuições das metassuperfícies THz podem ser concluídas da seguinte forma:(1) Componentes THz com tamanho reduzido:As funcionalidades de focagem, OAM, e a conversão de polarização realizada por metassuperfícies pode ser tradicionalmente obtida usando uma lente THz, placa de fase helicoidal, e placa de meia onda (ou quarto de onda), respectivamente; (2) Componentes THz com múltiplas funções:os dispositivos THz tradicionais, por exemplo. Lentes THz, placas de onda, etc, sempre mostra uma única função. Metasurfaces não fornecem apenas uma plataforma flexível para realizar dispositivos THz ultrafinos / ultra compactos com função única, mas também permitem a capacidade sem precedentes no projeto de dispositivos multifuncionais THz. (3) Componentes THz com função ajustável:Metasurfaces combinados com VO ₂ , grafeno, etc, abrir uma nova avenida para projetar componentes THz com funções ativas.

Para concluir, metassuperfícies com estruturas planas podem modificar localmente a frente de onda das ondas THz em resolução de sub comprimento de onda. As Metasurfaces não fornecem apenas uma plataforma ultracompacta para manipular a frente de onda das ondas THz, mas também geram uma infinidade de aplicativos que são difíceis de alcançar com dispositivos funcionais convencionais. Como uma visão geral, os desenvolvimentos recentes de metassuperfícies para manipular ondas THz foram apresentados neste artigo, e este relatório de progresso pode abrir um novo caminho para projetar dispositivos e sistemas funcionais THz ultrafinos ou ultracompactos.