文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234026
中文引用格式: 張琦,,蘭志成. 鈮酸鋰晶片間的太赫茲無線傳能[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,,2023,49(7):20-24.
英文引用格式: Zhang Qi,,Lan Zhicheng. Terahertz wireless energy transmission between lithium niobate wafers[J]. Application of Electronic Technique,,2023,49(7):20-24.
0 引言
太赫茲波段(100 GHz~10 THz)介于微波與紅外光之間,,從應(yīng)用的角度,,有其獨(dú)特的優(yōu)勢。相比較于微波,,太赫茲波定向性相對更好,,可以穿透等離子體,抗等離子體干擾能力強(qiáng),;相對于紅外光,,太赫茲波穿透性好,相對于紅外光安全性高,。因此,太赫茲被美國評為“改變世界的十大技術(shù)”之一,,受到發(fā)達(dá)國家的重視和發(fā)展。目前,,太赫茲波在探測,、通信、影像、雷達(dá)等領(lǐng)域都取得了突破性進(jìn)展,。由于大氣對太赫茲波的吸收比較強(qiáng)烈,,太空環(huán)境便成為太赫茲波最理想的發(fā)揮空間。無論是深空探測,、月面成像,、太空無線通信、天體追蹤,,太赫茲都有著巨大應(yīng)用潛力,。宇宙中有大量的太赫茲信息能源,利用太赫茲技術(shù)探索宇宙是天文學(xué)的重要課題,。
而在傳能領(lǐng)域,,太赫茲傳能的研究還處于空白。無線傳能技術(shù)在很多領(lǐng)域有很大的應(yīng)用需求,,數(shù)字化士兵,、車載設(shè)備、無人機(jī),、無人值守傳感網(wǎng)絡(luò)的電力供應(yīng)問題都可以通過無線傳能的方式解決,。在太空領(lǐng)域,空間站對衛(wèi)星,,月球電站對探月機(jī)器人都需要進(jìn)行能量傳輸,。太赫茲波在無線傳能方面也有不少優(yōu)勢:首先,相比于激光,,太赫茲波的良好穿透性可以在被傳能物體被阻擋的條件下進(jìn)行傳能,,也不受煙塵、沙霧的影響,;其次,,太赫茲波的單光子能量比微波更強(qiáng),攜帶的能量更大,。并且太空中太赫茲波在通信和探測領(lǐng)域的優(yōu)勢巨大,,為滿足小型化緊湊化的發(fā)展趨勢,考慮到太赫茲也許是將太空探測,、偵查,、通信和傳能統(tǒng)一起來的最佳工具,進(jìn)行太赫茲傳能方面研究是非常必要的,。
超薄鈮酸鋰晶片是一種厚度在太赫茲亞波長尺度的平板波導(dǎo)。研究發(fā)現(xiàn),,利用元激光的方法可以在鐵電晶體鈮酸鋰中激發(fā)出太赫茲波,,亞波長波導(dǎo)的特性使太赫茲波能夠在鈮酸鋰晶片穩(wěn)定傳播。此外,超薄鈮酸鋰晶片為太赫茲波的調(diào)控提供了便利,,通過在晶片上定制片上或片內(nèi)微結(jié)構(gòu),,可以實(shí)現(xiàn)對太赫茲波分頻、局域,、表面化等功能,,在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用已被驗(yàn)證。超薄鈮鋰晶片是一個(gè)有利于太赫茲技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的可行性平臺,,將太赫茲的激發(fā),、傳輸、控制,、探測以及與物質(zhì)或結(jié)構(gòu)相互作用等過程整合在一起,,并且近幾年超薄鈮酸鋰晶片中太赫茲波非線性增強(qiáng)的發(fā)現(xiàn),進(jìn)一步說明了超薄鈮酸鋰晶片中太赫茲波多維調(diào)控的潛力,。
太赫茲技術(shù)的瓶頸在于合適的源和光電轉(zhuǎn)換裝備,,而無線傳能對它們的要求是最高的。本文介紹目前已有產(chǎn)生和接收太赫茲波的方法,,說明了超薄鈮酸鋰晶片在太赫茲產(chǎn)生,、片間無接觸能量傳輸和片上能量調(diào)控上的優(yōu)勢。
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作者信息:
張琦,,蘭志成
(中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所,,天津 300384)