Placa de media onda de terahercios de banda ancha basada en un medio efectivo anisotrópico de silicio integral

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Óptica
• Ingeniería Eléctrica

Sus antecedentes:

• La tecnología de terahercios (THz) requiere componentes eficientes de control de polarización.
• Las placas de onda THz existentes a menudo sufren de ancho de banda estrecho o fabricación compleja.
• Las soluciones de silicio integral ofrecen potencial para la integración y la rentabilidad.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y demostrar una placa de media onda (HWP) anisotrópica de medio efectivo de silicio integral.
• Lograr un control de polarización de banda ancha y baja pérdida en la banda de terahercios (THz).
• Explorar un método de fabricación escalable para óptica de polarización THz sintonizable.

Principales métodos:

• Fabricación de un medio efectivo anisotrópico 2D utilizando técnicas de sistemas microelectromecánicos (MEMS).
• Grabado de orificios de aire elípticos en una red romboidal sobre silicio de alta resistividad.
• Caracterización mediante espectroscopia de dominio de tiempo de terahercios (THz-TDS) y simulaciones de elementos finitos.

Principales resultados:

• Una HWP de silicio de 200 µm de espesor demostró una diferencia de fase de π ± 0.08π en el rango de 1.2 a 2.0 THz.
• El apilamiento de capas permitió ajustar la banda de frecuencia de operación a frecuencias THz más bajas (0.3-1.0 THz) sin degradación del rendimiento.
• Las simulaciones y los experimentos mostraron una estrecha concordancia, lo que confirma la escalabilidad y robustez del diseño.

Conclusiones:

• La HWP de silicio integral propuesta proporciona una solución escalable y efectiva para el control de polarización THz de banda ancha.
• El apilamiento de obleas delgadas de silicio ofrece un método sencillo para lograr espesores efectivos arbitrarios y ajustar las ventanas de frecuencia de operación.
• Esta tecnología es adecuada para óptica de polarización THz compacta en espectroscopia, imagen y comunicaciones inalámbricas 6G.