We demonstrate efficient terahertz (THz) modulation by coupling graphene strongly with a broadband THz metasurface device. This THz metasurface, made of periodic gold slit arrays, shows near unity broadband transmission, which arises from coherent radiation of the enhanced local-field in the slits. Utilizing graphene as an active load with tunable conductivity, we can significantly modify the local-field enhancement and strongly modulate the THz wave transmission. This hybrid device also provides a new platform for future nonlinear THz spectroscopy study of graphene.
Broadband terahertz probes of anisotropic magnetoresistance disentangle extrinsic and intrinsic contributions
各向异性磁电阻（AMR）是当代自旋电子学研究中普遍存在的磁有序探测器。它的起源通常归因于非本征效应（即自旋相关的电子散射），而本征（即散射无关）的贡献被忽略。在这里，我们测量AMR的多晶薄膜的标准铁磁体Co，Ni，Ni 81 Fe 19和Ni 50 Fe 50的频率范围从DC到28太赫兹。大的带宽覆盖了扩散和弹道带内电子输运的制度，因此，使我们能够分离的外在和内在AMR组件。基于玻尔兹曼输运理论的太赫兹响应的分析表明，AMR的Ni，Ni 81 Fe 19和Ni 50 Fe 50样品是占主导地位的外在性质。然而，Co薄膜表现出相当大的本征AMR贡献，其在高达28 THz时是恒定的，并且相当于1%的DC AMR对比度的2/3以上。这些特征归因于Co微晶的六方结构。它们在太赫兹自旋电子学和太赫兹光子学中的应用是有趣的。我们的研究结果表明，宽带太赫兹电磁脉冲提供了新的和非接触的见解标准磁性薄膜的超快时间尺度上的磁输运现象。
太赫兹光谱范围约为0.1至15 THz，是最少探索但技术变革最多的光谱区域之一。当前的一个挑战是开发具有宽带和无间隙光谱的高效和紧凑的太赫兹发射器/检测器，其可以针对各种泵浦光子能量进行定制。在这里，我们展示了有效的单周期宽带太赫兹产生，范围从约0.1至4太赫兹，从一个薄的层的开口环谐振器与几十纳米的厚度在1.5微米（200太赫兹）的电信波长泵浦。太赫兹辐射是由开口环谐振器的磁偶极共振激发产生的，在非共振泵浦下会迅速衰减。这，连同泵浦偏振依赖性和功率缩放的太赫兹发射，确定了在开口环谐振器中的光致非线性电流的作用。我们还揭示了一个巨大的片非线性极化率$\sim$ 10 $^{-16}$ m $^2$ V $^{-1}$，远远超过薄膜和散装非中心对称材料。
