太赫兹可调谐电磁诱导透明人工电磁媒质的特性研究

利用新型人工电磁媒质来模拟电磁诱导透明（Electromagnetically Induced Transparency，EIT）现象是新兴的电磁学研究方向，有望让本属量子光学领域的EIT现象的高Q值、低损耗和大群折射率等优势得到更广泛的应用。本项目又在传统太赫兹EIT 人工电磁媒质的设计中引入可调谐机制，并动态的对其基本特性开展系统研究，包括：以数值模拟计算和理论分析为基础，传统光刻技术为平台，设计并制备多种调控部位的可调谐EIT人工电磁媒质；在集成了温控、光泵等调制机制的THz时域光谱系统中，对EIT人工电磁媒质的电磁特性和调谐特性进行动态的系统研究，分析EIT人工电磁媒质蕴藏的丰富的新机制，摸索EIT人工电磁媒质设计和制备的关键技术。并运用获得的EIT新机理，开发各种高Q值、低损耗的新型太赫兹调制器件和可调谐的慢光、延时器件，丰富太赫兹先进功能器件家族，推动太赫兹科学的发展。

电磁诱导透明人工电磁媒质的透明慢光窗口具有极高的透射率和极大的群折射率，不仅可帮助揭示电磁诱导透明这一量子现象的本质，而且有望实现高效率的太赫兹慢光器件，是人工电磁媒质和太赫兹器件研究的国际热点。但是其明-暗模式之间的耦合作用缺乏实验验证，且已报道该类器件基本为被动式器件，鉴于此本项目对主动式电磁诱导透明人工电磁媒质和明-暗模式之间的耦合作用开展了深入研究，具体包括以下工作：（1）光控主动式太赫兹电磁诱导透明人工电磁媒质的研究；（2）明-暗模式单元间电场和磁场耦合方式之间的干涉现象的研究；（3）电磁诱导透明人工电磁媒质的偏振相关性研究；（4）多暗模电磁诱导透明人工电磁媒质中的透明窗口带宽研究。相关研究取得了一系列重要的进展和成果，主要有：（1）明确了暗模式损耗对电磁诱导透明慢光窗口的影响机制，国际上首次实现了光控主动式电磁诱导透明人工电磁媒质，为太赫兹可调谐器件和慢光器件的研究开辟了新的思路；（2）实验上首次发现明-暗模式之间的电场耦合和磁场耦合之间存在干涉现象，该发现不仅揭示了电磁诱导透明人工电磁媒质几何结构设计的重要性，而且对结构设计具有较强的指导意义；（3）研发出偏振无关的电磁诱导透明人工电磁媒质；（4）研发出具有宽带透明窗口的电磁诱导透明人工电磁媒质。项目在《Nature Communications》、《Advanced Materials》、《Nanotechnology》、《IEEE journal of selected topics in quantum electronics》等国际一流期刊发表SCI论文17篇，相关研究工作受到国内外同行的广泛关注，并被材料研究协会(MRS)、nanotechweb.org等多家媒体报道，并受邀在国内外重要会议做报告。