Les chercheurs ont mis au point une méthode innovante pour générer des faisceaux de lumière térahertz structurés à l’aide d’émetteurs spintroniques programmables. Cette avancée marque un progrès dans la technologie térahertz, permettant pour la première fois la génération et la manipulation de la lumière avec un moment angulaire de spin et orbital à ces fréquences.
La radiation térahertz se situe entre les micro-ondes et la lumière infrarouge sur le spectre électromagnétique. Elle présente un potentiel immense pour diverses applications, notamment les scanners de sécurité, l’imagerie médicale et la communication ultrarapide. La génération et le contrôle efficaces de la lumière térahertz ont toutefois longtemps posé des défis importants.
Les limitations précédentes sont surmontées grâce à la recherche menée par le Prof. Zhensheng Tao, le Prof. Yizheng Wu de l’Université de Fudan et le Prof. Yan Zhang de l’Université Normale de la Capitale. Ces chercheurs utilisent des émetteurs spintroniques programmables basés sur des multicouches magnétiques à échange biaisé. Ces dispositifs, composés de couches minces de matériaux magnétiques et non magnétiques, convertissent les courants polarisés en spin induits par laser en radiation térahertz large bande.
«L’innovation clé réside dans notre capacité à programmer de manière flexible le motif de magnétisation au sein de l’émetteur avec une haute précision et une haute résolution spatiale,» explique Shunjia Wang, étudiant diplômé et premier auteur de l’étude. «Cela nous permet de concevoir et de générer des faisceaux térahertz avec des états de polarisation complexes, y compris des faisceaux avec des polarisations circulaires spatialement séparées, des états de polarisation azimutale ou radiale, et même un faisceau de Poincaré complet.»
Un faisceau de Poincaré présente tous les états possibles de polarisation de la lumière dans sa section transversale. Cette propriété unique trouve des applications dans des domaines tels que la génération de forces optiques spéciales, l’obtention de profils d’intensité à sommet plat et les mesures de polarimétrie en une seule prise.
Les chercheurs ont démontré avec succès la génération de divers faisceaux térahertz structurés à l’aide de leurs émetteurs programmables. Ces faisceaux ouvrent des perspectives pour l’avancement des technologies térahertz dans de nombreux domaines.
«Nos découvertes ouvrent la voie au développement de nouveaux dispositifs térahertz avec des fonctionnalités améliorées,» conclut le Prof. Zhensheng Tao. «La capacité à manipuler la lumière térahertz avec une telle précision offre des possibilités passionnantes pour des applications en spectroscopie, en détection et en communication.»
Article : « Flexible generation of structured terahertz fields via programmable exchange-biased spintronic emitters » – DOI: 10.1186/s43593-024-00069-3
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