Terahertz techniques have gradually pulled strings for various research such as ultrafast computing, high speed communication, security screening, non-destructive evaluation and so forth. Especially, controlling the polarization state of terahertz wave is critical for the observation of certain physical and chemical phenomena at terahertz frequency such as molecular spectroscopy and plasma photonics. Despite rapid advances of terahertz research, it is still not enough for efficient devices to modulate the terahertz polarization state. Recently, metadevices are compelling tools for the active control of terahertz electromagnetic waves. Metadevices describe hybridized structure with metamaterials to possess unnatural properties by using resonance nature and active materials to change properties with external stimuli and promise tunability, switchability and functionality. In the terahertz frequency ranges, graphene is a promising candidate as active material in metadevices due to electrically controllable Drude-like intraband transition. In this study, we demonstrate graphene metadevices including crossed I-shaped metamaterials coupled to patterned graphene, thus achieving polarization ellipticity control of terahertz wave via gating.
테라헤르츠 기술은 초고속 컴퓨팅, 고속 통신, 안전 검사, 비파괴 검사 등 다양한 분야에서 점차적으로 그 영향력을 행사하고 있다. 특히 테라헤르츠 파의 편광 제어는 분자분광학과 플라즈마 광학과 같은 테라헤르츠 대역에서 어떤 물리적 화학적 현상을 관측하는데 중요하다. 테라헤르츠 연구의 급격한 발전에도 불구하고 여전히 테라헤르츠 편광 상태를 변조하는 효율적 소자가 부족한 시점이다. 최근 테라헤르츠 파를 능동적으로 제어하기 위한 도구로서 메타소자가 대두되었다. 메타소자는 공진 특성을 이용함으로서 자연계에 존재하지 않는 물성을 소유하는 메타물질과 외부 자극에 의해 그 특성을 변화시키는 능동물질과의 결합을 통해 작동하는 소자를 의미한다. 그리고 이는 가변성과 전환 가능성 그리고 기능성까지 확보할 수 있다. 테라헤르츠 대역에서 그래핀은 전기적으로 제어가능한 드루드같은 띠사이 천이 때문에 메타소자를 위한 능동 물질로서 관심 받아오고 있다. 본 연구에서 우리는 수직으로 겹쳐진 I 모양의 메타물질과 패턴이 되어있는 그래핀을 결합하여 게이팅 구조를 이용해서 전기적으로 테라헤르츠 파의 편광 이심률 제어를 구현하고자 한다.
