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电子学与光子学的太赫兹辐射源 | 太赫兹位于电子学与光子学的过渡区域,因此在探索太赫兹发展的时候,应考虑多学科的交叉,发展新型太赫兹辐射。通过这一环节,培养学生创造性思维,培养学生在面对新领域、新方向时。 | 结合科研任务,将国家级项目融入教学中,介绍授课课题组在承担国家项目中的思路和方法。 |

2012年,我们提出利用自由电子平行掠过金属薄膜中激发其中的表面近场,并通过加载介质基底加载,实现表面近场的切伦科夫辐射,从而提出一种高辐射密度、室温相干表面近场辐射新机理,该文章发表在PRL上,并被Nature Physics高度评价,后续Science、Nature及其子刊多次引用该论文,开创了这一全新的领域。2016年,我们与北京大学陈佳洱院士、刘克新教授团队合作,利用超导加速器,从实验上验证了我们在PRL文章中提出的表面近场的切伦科夫辐射。2013年,开展了利用自由电子激发石墨烯中表面近场产生太赫兹辐射的研究,我们通过理论推导与计算提出了这一设想的初步模型,成果发表在Appl. Phys. Lett.上。2019年,我们从理论上对石墨烯-介质交替堆叠形成的太赫兹波段双曲材料中的可调控逆渡越辐射进行了研究,揭示了石墨烯多层结构中双曲特性的来源,并依次提出了一种工作在太赫兹波段的特色渡越辐射。通过调节石墨烯的费米能级实现对辐射方向、辐射频段的调控。有望基于此实现宽频的可调控太赫兹辐射源,相关文章发表在Photonic Research上。2021年,我们使用周期性石墨烯双曲光栅graphene hyperbolic grating(GHG)结构实现了高效的无阈值面内切伦科夫辐射,相关文章发表在Carbon上。
该方法为国际上首创,从提出到现在已经有10年之久,依然还在发展的过程中。可见,一个原创性的成果需要持续不断的付出努力才能取得成功。太赫兹是国际国内领域科学研究最前沿的领域,是电磁波谱中最后也是唯一还处于空白的频段,与物理、化学、生物、材料等学科具有极强的交叉性,又能将电子学与光子学很好的融合的学科。
