Les ondes THz ont une pléthore d'applications allant des examens biomédicaux et médicaux, imagerie, surveillance de l'environnement, aux communications sans fil, en raison de l'abondance des informations spectrales, faible énergie photonique, forte pénétrabilité, et longueur d'onde plus courte. Ondes THz avec des avancées technologiques non seulement déterminées par des sources et des détecteurs à haut rendement, mais également par une variété de composants/dispositifs fonctionnels THz de haute qualité. Cependant, les dispositifs THz traditionnels doivent être suffisamment épais pour réaliser les fonctions de manipulation d'ondes souhaitées, entraver le développement de systèmes et d'applications intégrés THz. Bien que les métamatériaux aient montré des découvertes révolutionnaires en raison de la permittivité électrique accordable et de la perméabilité magnétique d'un méta-atome, ils sont limités par les défis techniques de fabrication et la perte élevée de la cellule unitaire à base de métal.

Dans un nouvel article publié dans Lumière :fabrication de pointe , une équipe de scientifiques, dirigé par le professeur Songlin Zhuang du Terahertz Technology Innovation Research Institute, Université de Shanghai pour la science et la technologie, et ses collègues ont résumé les récents progrès des métasurfaces pour la manipulation des ondes THz. Ces dispositifs ultra-compacts aux fonctionnalités inhabituelles rendent les dispositifs à métasurface très attractifs pour des applications telles que l'imagerie, chiffrement, modulation de l'information et communications THz.

Réellement, les métasurfaces sont généralement constituées d'antennes planes qui permettent des réponses EM prédéfinies. Les antennes sont constituées de métaux ou de diélectriques traditionnels à indice de réfraction élevé qui peuvent être facilement fabriqués sur la base de processus de fabrication standard. En outre, les métasurfaces ayant une fonctionnalité de manipulation des ondes électromagnétiques dépendent de changements de phase brusques aux interfaces d'antenne planaires, et ainsi l'épaisseur des métasurfaces est beaucoup plus mince que la longueur d'onde incidente. Les métasurfaces peuvent contrôler localement le front d'onde des ondes électromagnétiques à une résolution inférieure à la longueur d'onde, menant à diverses applications pratiques telles que les métalenses, plaques d'ondes, générateurs de faisceaux de vortex, direction du faisceau et hologrammes. La nature ultrafine des métasurfaces, facilité de fabrication, et la résolution inférieure à la longueur d'onde dans la manipulation des ondes EM font des métasurfaces des candidats idéaux pour la miniaturisation des dispositifs THz (dispositifs THz ultra-compacts) et l'intégration de systèmes.

L'approche basée sur les métasurfaces pour la manipulation des ondes THz permet des contributions remarquables dans la conception de composants THz ultra-minces/ultra-compacts et accordables. Les principaux avantages/apports des métasurfaces THz peuvent être conclus comme suit :(1) Composants THz de taille réduite :Les fonctionnalités de focalisation, OAM, et la conversion de polarisation réalisée par les métasurfaces peut être obtenue classiquement en utilisant une lentille THz, plaque de phase hélicoïdale, et plaque demi-onde (ou quart d'onde), respectivement; (2) Composants THz aux fonctions multiples :Les appareils THz traditionnels, par exemple. lentilles THz, plaques d'ondes, etc, affiche toujours une seule fonction. Les métasurfaces fournissent non seulement une plate-forme flexible pour réaliser des dispositifs THz ultra-minces/ultra-compacts avec une seule fonction, mais également permettre la capacité sans précédent de concevoir des appareils THz multifonctionnels. (3) Composants THz avec fonction accordable :Métasurfaces combinées avec VO 2 , graphène, etc, ouvrir une nouvelle voie pour concevoir des composants THz avec des fonctions actives.

En conclusion, les métasurfaces avec des structures planaires peuvent modifier localement le front d'onde des ondes THz à une résolution inférieure à la longueur d'onde. Les métasurfaces fournissent non seulement une plate-forme ultra-compacte pour manipuler le front d'onde des ondes THz, mais génèrent également une pléthore d'applications difficiles à réaliser avec des dispositifs fonctionnels classiques. A titre d'aperçu, les développements récents des métasurfaces pour la manipulation des ondes THz ont été présentés dans cet article, et ce rapport d'étape peut ouvrir une nouvelle voie pour concevoir des dispositifs et systèmes fonctionnels THz ultra-minces ou ultra-compacts.