Des chercheurs ont créé une nouvelle méthode pour générer des faisceaux lumineux térahertz structurés à l'aide d'émetteurs spintroniques programmables, marquant une avancée significative dans la technologie térahertz. Cette innovation permet la génération et la manipulation précise de la lumière avec à la fois le moment angulaire de spin et le moment angulaire orbital. Cette technologie a des applications potentielles dans la sécurité, l'imagerie médicale et la communication. Ce développement surmonte les défis précédents en matière de génération et de contrôle de la lumière térahertz, ouvrant la voie à de nouveaux dispositifs aux capacités améliorées. Crédit : Issues.fr.com
Les chercheurs ont développé une nouvelle méthode pour générer et manipuler des données structurées. térahertz faisceaux lumineux utilisant des émetteurs spintroniques programmables, faisant progresser les applications dans les domaines de la sécurité, de l'imagerie médicale et de la communication.
Des chercheurs ont mis au point une nouvelle technique permettant de produire des faisceaux lumineux térahertz structurés à l'aide d'émetteurs spintroniques programmables. Cette avancée représente une avancée majeure dans la technologie térahertz, permettant pour la première fois la génération et la manipulation de lumière possédant à la fois un spin et un moment angulaire orbital à ces fréquences.
Le rayonnement térahertz se situe entre les micro-ondes et la lumière infrarouge sur le spectre électromagnétique. Il est très prometteur pour diverses applications, notamment les scanners de sécurité, l'imagerie médicale et les communications ultrarapides. Cependant, générer et contrôler efficacement la lumière térahertz s'avère difficile.
Cette nouvelle recherche, dirigée par le professeur Zhensheng Tao, le professeur Yizheng Wu de l'université Fudan et le professeur Yan Zhang de l'université normale de la capitale, surmonte ces limitations en utilisant des émetteurs spintroniques programmables basés sur des multicouches magnétiques polarisées par échange. Ces dispositifs sont constitués de fines couches de matériaux magnétiques et non magnétiques qui convertissent les courants polarisés par spin induits par laser en rayonnement térahertz à large bande.

(a) Schéma du dispositif expérimental. (b) Schémas de la méthode de programmation magnétique assistée par laser. Crédits : Shunjia Wang, Wentao Qin, Tongyang Guan, Jingyu Liu, Qingnan Cai, Sheng Zhang, Lei Zhou, Yan Zhang, Yizheng Wu, Zhensheng Tao
Innovations dans la polarisation de la lumière
« L’innovation clé réside dans notre capacité à programmer de manière flexible le modèle de magnétisation au sein de l’émetteur avec une grande précision et une haute résolution spatiale », explique Shunjia Wang, étudiante diplômée et première auteure. « 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 séparées spatialement, des états de polarisation azimutale ou radiale, et même un faisceau 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 plats et les mesures de polarimétrie à un seul coup.

(a) Émetteur térahertz programmé pour un rayonnement térahertz polarisé circulairement à gauche et à droite, séparé spatialement. (b) Émetteur térahertz programmé pour une polarisation azimutale. (c) Émetteur térahertz programmé pour le faisceau Poincaré complet. Crédits : Shunjia Wang, Wentao Qin, Tongyang Guan, Jingyu Liu, Qingnan Cai, Sheng Zhang, Lei Zhou, Yan Zhang, Yizheng Wu, Zhensheng Tao
Les chercheurs ont démontré avec succès la génération de divers faisceaux térahertz structurés à l'aide de leurs émetteurs programmables. Ces faisceaux sont prometteurs pour faire progresser les technologies térahertz dans de nombreux domaines.
« Nos résultats ouvrent la voie au développement de nouveaux dispositifs térahertz dotés de fonctionnalités améliorées », conclut le professeur Zhensheng Tao. « La capacité à manipuler la lumière térahertz avec une telle précision ouvre des possibilités passionnantes pour des applications en spectroscopie, détection et communication. »
L'étude a été financée par le Programme national de recherche et développement clé de Chine, la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, le Projet de recherche fondamentale scientifique et technologique municipal de Shanghai et le Programme national de recherche clé de Chine.