研究速報：本系黃家逸老師開發「光調控光子晶體與頻率可調之兆赫超穎材料」

• 日期 : 2018-05-24
• 分類 : 研究
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本系黃家逸老師帶領其實驗室學生近期在Journal of Materials Chemistry C (影響因子 = 5.2, 應用物理領域排序= 12 % ) 發表了一篇論文，題目為『Optically controllable photonic crystals and passively tunable terahertz metamaterials using dye-doped liquid crystal cells』。這個研究工作利用四道雷射光同時照射摻有兩種光敏材料的液晶盒，成功地開發出魚網狀光柵(fishnet grating)，如圖1(a)與1(b)。實驗結果發現這個魚網狀光柵能夠開發成為光可調控的光子晶體元件以及頻率可調的兆赫茲超穎材料。

由於光子的傳輸速度比電子更快，光子晶體被視為是取代電晶體做為計算機的最佳候選人。過去的相關研究工作中，皆採用外加電壓控制光子的傳輸。然而，這個工作利用外加光源控制光子的傳輸，能夠讓光子晶體跳脫被電子操控的限制，以及工作在不同的環境中。因此，利用摻有兩種光敏材料的液晶盒能夠開發出光可調控的光子晶體元件，如圖2(a)與2(b)。

微波已廣泛地被使用在現今的電信通訊上，然而隨著社群網站、直播平台以及高畫質影音的蓬勃發展，傳輸速率較快的兆赫波有機會能夠做為下一世代電信通訊的主要波段。在兆赫波電信通訊中，濾波器扮演了舉足輕重的角色，因為它能夠避免相鄰頻段的干擾。由於超穎材料為人造的週期結構並且會對電磁波有特定的吸收，所以非常適合做為兆赫茲濾波器。在這個研究中，將魚網狀光柵照射在具有光阻的基板，藉由改變基板的位置，能夠製造出具有不同頻率響應的超穎材料，如圖3(a)與3(b)。因此，利用摻有兩種光敏材料的液晶盒能夠開發出頻率可調的兆赫茲濾波器。

圖1.魚網狀光柵的(a)製作方法以及(b)影像。
圖2. 光可調控光子晶體的(a)量測方法以及(b)實驗結果。
圖3. 頻率可調兆赫茲濾波器的(a)製作方法以及(b)的實驗結果。


                                                                                                   圖三