Biomolecules with different chirality have different or even opposite biological and pharmacological activities. Since vibration and rotation energy levels of many biomolecules lie within the terahertz range, terahertz spectroscopy has emerged as a useful tool for biomolecular identification. Nevertheless, linearly polarized light sources which are commonly used in terahertz time-domain spectroscopy are ineffective for identifying chiral compounds. We theoretically construct a circularly polarized Jones matrix by using a linearly polarized Jones matrix model and calculated the transmission circular dichroism spectrum of the sample based on the difference in transmittance of circularly polarized light, offering a useful technique for describing various chiral compounds. The spectra of (R)-(−)-Ibuprofen and (S)-(+)-Ibuprofen were measured using a terahertz time-domain spectroscopy system, and the linear polarization biased transmittance and circular polarization based transmittance of (R)-(−)-Ibuprofen and (S)-(+)-Ibuprofen were calculated. Additionally, the transmittance circular dichroic spectra of two Ibuprofen were calculated, and the chiral compounds’ circular dichroic values reached 0.015, successfully attaining the (R)-(−)-Ibuprofen and (S)-(+)-Ibuprofen recognition effect. This technique serves as a guide for chiral molecule identification and detection using terahertz spectroscopy technology.
电磁超材料由亚波长尺寸的人工单元结构周期或非周期排列组成,可以实现天然材料不具备的奇特性质.超表面作为二维特殊形式超材料,具有剖面低、易集成、低成本等优点.随着有源器件、传感元件与智能算法的引入,超表面进一步实现了对电磁波的实时可编程与智能调控.目前多数电磁超表面研究致力于反射波或透射波调控,事实上,电磁超表面对辐射波同样具有强大的调控能力.本文系统介绍电磁超表面调控辐射波幅度、相位、极化等维度的相关研究进展,以超表面与馈源的集成方式和超表面对辐射波的调控原理为分类依据,重点介绍折叠阵超表面、法布里-珀罗超表面、漏波超表面和辐射式超表面,对应空间馈电、表面波馈电、缝隙耦合馈电、同轴馈电等方式,从无源与有源两个角度介绍这四类超表面对辐射波的调控机理与应用,最后对电磁超表面调控辐射波的未来研究方向进行展望.
超表面在控制电磁波的强度、相位、偏振和复杂波前等方面发挥了重要的作用,通过与各种主动调控手段结合可实现动态可调谐器件.本文分析总结了近期基于Ge2Sb2Te5(GST)的太赫兹超表面器件的研究进展,介绍了GST在太赫兹波段的光谱特性和可逆相变条件,重点回顾了GST与超表面设计相结合用于实现对太赫兹波的振幅、偏振以及波前的非易失、可重构、和多级操纵的前沿研究工作,并讨论展望了未来的发展前景和需要解决的问题.
全金属超表面是由亚波长金属单元所组成的结构阵列，其在调控电磁波相位方面展现出了效率高、带宽大等特点，并且相较于金属-介质混合型超表面，全金属超表面具有优良的热学和机械性能，如耐高温、强度大、延展性好等，这使得其可以应用于高温高压等极端复杂环境中。本文对近年来全金属超表面取得的研究进展进行了简要的归纳总结，主要介绍了其在构建高效、多功能平面光学器件以及多频谱电磁隐身中的应用，并对其未来的发展方向进行了展望。
随着移动通信的高速发展和通讯环境的日益复杂,多波束天线在多目标雷达、卫星通信以及多点无线通信等领域有着广泛的应用需求.轨道角动量是电磁波的基本属性之一,它具有螺旋形波前,可独立于振幅、相位、偏振等基本属性,能为电磁波提供新的复用维度.基于亚波长金属波导阵列对电磁波优异的调控能力,我们设计了一种多波束可旋转的太赫兹(THz)阵列天线,通过调控入射波两正交偏振分量的相位分布,可将其分别转化成强度分布一致、阶数相反的涡旋波束.通过改变两分量的相位差,可实现45°偏振方向上波束的干涉图样发生旋转.此外,该阵列天线还展现出了高增益(31 dBi)和宽带宽(61 GHz)的特性.该工作可为基于多波束阵列天线的方位角测量提供新的思路,对丰富THz频段的阵列天线设计具有重要意义.
