來自3D拓撲絕緣體的可調THz輻射

位于毫米波和遠紅外頻率范圍之間的太赫茲(THz)波是一種電磁頻帶，至今尚未完全識別和理解。北京航空航天大學的吳曉軍帶領一組研究人員積極尋求理解，產生和控制太赫茲輻射的方法。Wu指出，太赫茲波在擴展實際應用(從成像到信息加密)方面具有巨大潛力，但是由于缺乏足夠高效的信號源，太赫茲科學技術的發展受到了阻礙。

Wu的研究小組一直在研究碲化鉍(Bi 2 Te 3)的三維拓撲絕緣體，作為有效THz系統的有希望的基礎。他們最近系統地研究了飛秒激光脈沖驅動的Bi 2 Te 3納米膜的太赫茲輻射。他們在Advanced Photonics上發表的報告證明了具有可任意調節的偏振態的手性太赫茲波的有效產生，該偏振態允許控制手性，橢圓率和主軸。

吳認為，碲化鉍是未來基于片上拓撲絕緣子的太赫茲系統的理想選擇。它已經在太赫茲發射，檢測和調制方面展現了極好的前景。經過深入研究的拓撲絕緣體具有特殊的自旋動量鎖定表面狀態，也可以通過各種因素(例如原子層數)進行精確調整。吳解釋說，這種太赫茲源可以有效地輻射線性和圓極化的太赫茲波，并且具有可調節的手性和極化度。這將促進太赫茲科學及其在超快太赫茲光電自旋電子學，基于偏振的太赫茲光譜學和成像，太赫茲生物傳感，視距太赫茲通信和信息加密等領域的發展。

線性極化太赫茲波的產生和操縱

Wu的小組系統地研究了由飛秒激光脈沖驅動的拓撲絕緣體Bi 2 Te 3納米膜的太赫茲輻射。他們發現，線性極化的太赫茲波起源于由線性極化的泵浦光激發拓撲絕緣子后，Bi 2 Te 3中Bi-Te原子之間的電子密度超快重新分布而形成的移位電流。超快移位電流有助于線性極化的THz輻射。由于Bi 2 Te 3的晶格特性，取決于樣品的方位角，輻射的太赫茲波始終以三倍的旋轉角線性極化。這種可靠性使得通過控制偏振方向上的入射激光來任意操縱THz波偏振角變得非常方便。