三維拓撲絕緣子的可調太赫茲輻射
太赫茲(THz)波位于毫米波和遠紅外頻段之間，是一種電磁波段，至今還沒有得到充分的認識和理解。北京航空航天大學的吳曉軍率領一組研究人員積極探索了解和控制太赫茲輻射的方法。吳指出太赫茲波在擴大實際應用(從成像到信息加密)方面有很大的潛力，但太赫茲科技的發展受到缺乏足夠有效信號源的阻礙。
吳的團隊一直在研究碲化鉍(Bi2Te3)的三維拓撲絕緣子，作為有效太赫茲系統的基礎。他們最近系統地研究了飛秒激光脈沖驅動的Bi2Te3納米薄膜的太赫茲輻射。他們關于高級光子學的報告證明了任意可調偏振態的手性太赫茲波的有效產生，它允許控制手性、橢圓和紡錘體。
吳先生認為，碲化鉍是基于片上拓撲絕緣體的太赫茲系統的理想選擇。它在太赫茲發射、探測和調制方面有著良好的應用前景。深入研究的拓撲絕緣子具有特殊的自旋動量鎖定表面狀態，并且可以通過各種因素(如原子層數)進行精確調整。吳解釋說，太赫茲源可以有效地輻射線性和圓極化太赫茲波，并且具有可調的手性和極化性。這將促進太赫茲科學的發展及其在超快太赫茲光電自旋電子學、基于偏振的太赫茲光譜和成像、太赫茲生物傳感器、太赫茲通信和信息加密等領域的發展。
Bi2Te3的偏振可調太赫茲發射示意圖(A)具有水平線性極化(Hlp)、垂直線性極化(Vlp)、左手圓極化(Lcp)和右圓偏振(Rcp)飛秒激光脈沖照射拓撲絕緣體Bi2Te3并產生偏振可調太赫茲波。(B)宏觀上依賴于螺旋度的光電流，只能產生單向自旋電流。
線性極化太赫茲波的產生與處理
吳的團隊對飛秒激光脈沖驅動的拓撲絕緣體Bi2Te3納米薄膜的太赫茲輻射進行了系統的研究。他們發現線性極化太赫茲波是由Bi2Te3中Bi-Te原子在線性偏振光激發后電子密度的超快重分布所形成的位移電流引起的。超快移電流有助于線性極化太赫茲輻射.由于Bi2Te3的晶格特性，根據樣品的方位角，輻射太赫茲波在旋轉角三倍時總是線性極化。通過控制入射激光的偏振方向，可以方便地控制太赫茲波的偏振角。
吳解釋說，為了產生圓極化的太赫茲脈沖，必須同時調整泵浦激光器的偏振度和樣品的方位角，當樣品的方位角固定時，由于固有時間所引起的線性光電效應(LPGE)和圓光電效應(CPGE)的組合，還可以得到不同橢圓度和紡錘體的橢圓太赫茲光束，以及LPGE驅動的THz與CPGE驅動的THz的電場分量之間的延遲。在它們的期望范圍內，它們可以通過改變入射激光器的螺旋度來控制發射太赫茲波的啁啾。
吳解釋說："依靠螺旋的電流是獲得自旋極化太赫茲脈沖的關鍵原因，因為我們可以通過改變螺旋來不斷調整其振幅和極性。"本文詳細討論了圓極化太赫茲輻射的實現和控制。
作者樂觀地認為，他們的工作將有助于進一步了解飛秒相干控制光學物質相互作用中的超快自旋電流，并將為產生自旋極化太赫茲波提供一種有效的方法。吳指出，偏振操作是朝著有效調節源處畸變的太赫茲波的目標邁出的一步。
