Optomechanical terahertz detection with single meta-atom resonator.
Optomechanical terahertz detection with single meta-atom resonator.
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DOI：
10.1038/s41467-017-01840-6
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发表时间：
2017-11-17
影响因子：
16.6
通讯作者：
Sirtori C
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Belacel C;Todorov Y;Barbieri S;Gacemi D;Favero I;Sirtori C
在室温下探测太赫兹光子（>1 THz）的大多数常见技术都依赖于慢热器件。在这个频率范围内实现快速和灵敏的探测器确实是一项非常困难的任务。在这里，我们提出了一种新的设备组成的亚波长太赫兹元原子谐振器，它集成了纳米机械元件，并允许之间的机械运动和电磁自由度的能量交换。因此，入射的太赫兹波产生可以以高精度光学读出的纳米机械信号。我们利用这一概念来演示一个太赫兹探测器，它在室温下工作，与标准探测器相比具有高灵敏度和高得多的频率响应。除了太赫兹探测的技术问题之外，我们的架构为太赫兹频率下的光-物质相互作用的基础科学开辟了新的视角，将光机械方法与半导体量子异质结构相结合。实现太赫兹波的快速、灵敏和室温检测仍然是一项艰巨的科学和技术挑战。在这里，作者提出了一个紧凑的太赫兹器件结合超材料谐振器，光学机械和半导体纳米技术的概念。
Most of the common technologies for detecting terahertz photons (>1 THz) at room temperature rely on slow thermal devices. The realization of fast and sensitive detectors in this frequency range is indeed a notoriously difficult task. Here we propose a novel device consisting of a subwavelength terahertz meta-atom resonator, which integrates a nanomechanical element and allows energy exchange between the mechanical motion and the electromagnetic degrees of freedom. An incident terahertz wave thus produces a nanomechanical signal that can be read out optically with high precision. We exploit this concept to demonstrate a terahertz detector that operates at room temperature with high sensitivity and a much higher frequency response compared to standard detectors. Beyond the technological issue of terahertz detection, our architecture opens up new perspectives for fundamental science of light–matter interaction at terahertz frequencies, combining optomechanical approaches with semiconductor quantum heterostructures. Achieving fast, sensitive and room temperature detection of terahertz waves remains a formidable scientific and technological challenge. Here, the authors propose a compact terahertz device combining concepts from metamaterial resonators, optomechanics and semiconductor nanotechnology.
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