Des chercheurs ont développé un modulateur térahertz tout-optique flexible basé sur des nanofilms de tellure (Te) déposés sur des substrats de polyéthylène téréphtalate (PET), atteignant une efficacité de modulation élevée, une réponse picoseconde, une faible perte d'insertion et une tolérance robuste à la flexion. Ces travaux, publiés dans Light: Advanced Manufacturing, répondent à un défi critique des dispositifs térahertz flexibles : maintenir les performances sous déformation mécanique.
Les dispositifs térahertz flexibles sont de plus en plus importants pour la photonique portable, la communication intelligente, l'imagerie flexible et les systèmes de détection. Les modulateurs térahertz sont des composants clés pour contrôler les signaux térahertz, mais les dispositifs flexibles pratiques souffrent souvent de changements structurels induits par la flexion, de pertes d'informations ou d'interruptions de signal. Les nouveaux films Te/PET offrent une solution en combinant les propriétés uniques du tellure — telles que sa structure en chaîne hélicoïdale, sa bonne réponse optique, sa mobilité de porteurs élevée et sa stabilité ambiante — avec la flexibilité des substrats PET.
L'équipe de recherche, dirigée par le professeur Qingli Zhou de l'Université normale de la capitale et le professeur Chen Ge de l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences, a démontré que le modulateur Te/PET atteint une profondeur de modulation élevée de 50 % à l'échelle de la picoseconde et une réponse ultrasensible sous une faible excitation de pompe. Le dispositif présente également une large bande passante et une faible perte d'insertion, ce qui en fait un candidat prometteur pour les dispositifs fonctionnels térahertz flexibles.
Un aspect clé de l'étude a été l'investigation de la stabilité mécanique. La photoréponse térahertz transitoire est restée presque inchangée après des cycles de flexion répétés et sous de petits rayons de courbure, indiquant une excellente tolérance mécanique. Cette stabilité est attribuée à la robustesse mécanique des nanofilms de Te et à la flexibilité du substrat PET, qui ensemble maintiennent une modulation térahertz fiable pendant la déformation.
Pour évaluer le potentiel du dispositif pour des applications intelligentes, les chercheurs ont intégré la réponse de modulation térahertz mesurée dans un réseau de neurones artificiels (RNA) pour la reconnaissance d'images. La précision de reconnaissance est restée stable sous différentes conditions de flexion, démontrant que la robustesse mécanique du dispositif Te/PET se traduit par un traitement fiable de l'information. Cela suggère que les modulateurs térahertz flexibles pourraient servir d'unités fonctionnelles frontales pour les systèmes de détection intelligents et les systèmes optoélectroniques neuromorphiques.
Les scientifiques ont souligné l'importance de leur travail : « Nous introduisons des films flexibles Te/PET comme plateforme mécaniquement robuste pour la modulation térahertz tout-optique ultrarapide. Le dispositif présente une réponse large bande, une faible perte d'insertion, une efficacité de modulation élevée et une photoréponse picoseconde, tout en maintenant des performances stables sous déformation par flexion. » Ils ont ajouté : « La réponse térahertz stable dans différents états mécaniques permet une reconnaissance d'images basée sur un réseau de neurones fiable, suggérant le potentiel des dispositifs térahertz flexibles à base de Te pour la détection intelligente et les systèmes optoélectroniques portables. »
L'étude a été soutenue par plusieurs sources de financement, notamment le programme national clé de recherche et développement de la Chine, le programme de bourses postdoctorales du CPSF, la Fondation des sciences naturelles de Pékin et l'Association pour la promotion de l'innovation des jeunes de l'Académie chinoise des sciences. La recherche a été publiée avec le DOI 10.37188/lam.2026.086. Des informations connexes peuvent être trouvées sur Chuanlink Innovations.
