文獻標志碼: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]. 電子技術應用,,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,從應用的角度,,有其獨特的優(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;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”之一,,受到發(fā)達國家的重視和發(fā)展,。目前,太赫茲波在探測,、通信,、影像、雷達等領域都取得了突破性進展,。由于大氣對太赫茲波的吸收比較強烈,,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用潛力,。宇宙中有大量的太赫茲信息能源,,利用太赫茲技術探索宇宙是天文學的重要課題。
而在傳能領域,,太赫茲傳能的研究還處于空白,。無線傳能技術在很多領域有很大的應用需求,數(shù)字化士兵,、車載設備,、無人機、無人值守傳感網(wǎng)絡的電力供應問題都可以通過無線傳能的方式解決,。在太空領域,,空間站對衛(wèi)星,月球電站對探月機器人都需要進行能量傳輸,。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,,攜帶的能量更大。并且太空中太赫茲波在通信和探測領域的優(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,。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控提供了便利,,通過在晶片上定制片上或片內微結構,,可以實現(xiàn)對太赫茲波分頻,、局域、表面化等功能,,在傳感領域的應用已被驗證,。超薄鈮鋰晶片是一個有利于太赫茲技術發(fā)展和應用的可行性平臺,將太赫茲的激發(fā),、傳輸,、控制、探測以及與物質或結構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的發(fā)現(xiàn),,進一步說明了超薄鈮酸鋰晶片中太赫茲波多維調控的潛力。
太赫茲技術的瓶頸在于合適的源和光電轉換裝備,,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
(中國電子科技集團公司第十八研究所,,天津 300384)