The frequencies of electromagnetic waves are found to be linearly converted as the waves propagate through a temporally varying medium.In addition, effective temporal control of the medium, be it artificial or natural, through which the waves are propagating, lies at the heart of linear optical frequency conversion. In this study, we demonstrated tailorable linear frequency conversion with rapidly time-variant metasurfaces at THz frequencies. The proposed metasurface is designed for the sudden merging of two distinct meta-atoms into a single one upon ultrafast optical excitation. From this spectrally-engineered temporal boundary onward, the resonance frequency component of the merged meta-atom is radiated. In addition, temporal coherence of the two original resonating modes with respect to the abrupt temporal boundary is found to be strongly related to the amount of frequency conversion as well as the phase of the converted wave.
빛이 동적인 물성을 가지는 매질 내부에서 전파될때, 주파수 변환이 일어난다는 사실이 잘 알려져 있다. 이러한 현상을 이용하면 비선형성 없이도 주파수 변환을 얻을 수 있지만, 충분한 효과를 얻기 위해서는 매질의 물성을 큰 폭으로 빠르게 변조시켜야 한다. 이 연구에서는 초고속으로 변조 가능한 메타표면을 구현하여 테라헤르츠파 영역에서 동적 물성 변화를 이용한 선형 주파수 변환을 실험적으로 보였고, 시뮬레이션을 통해 비슷한 양상의 주파수 변환 현상이 일어나는 것을 확인 하였으며, 이를 잘 설명할 수 있는 이론적인 모델을 제시하였다.
