近日，上海理工大学庄松林院士领导的太赫兹技术创新研究院科研团队在铜基高温超导体太赫兹屏蔽与超快光调制领域取得新进展，相关研究成果以“Dual-Functional Terahertz Manipulation of EuBa2Cu3O7 Superconductors via Cooper Pair Dynamics”为题，发表在《Advanced Science》期刊上（中科院一区，IF=14.1）。上海理工大学博士生李章顺、南方科技大学博士生杨萌、上海理工大学金钻明为论文共同第一作者，金钻明、李军学、彭滟和朱亦鸣教授为通讯作者。
太赫兹调制器件与太赫兹电磁屏蔽是下一代太赫兹光子技术的核心器件。传统材料难以同时兼顾调制深度、开关响应速度与屏蔽效率，三者之间存在固有的性能权衡，制约了低温量子计算、高保真量子信息传输等前沿场景下太赫兹器件的发展。研究团队利用自旋超表面太赫兹辐射源搭建的偏振可调太赫兹光谱系统，系统研究43 nm厚 EuBa2Cu3O7 (EBCO)高温超导薄膜的平衡态屏蔽和非平衡库珀对动力学。实验结果表明，超导态下薄膜平均太赫兹电磁屏蔽效能在0.3‑1.0 THz频段内达46.81 dB，单位厚度屏蔽效能为1088.60 dB/μm。不同于传统金属静态屏蔽材料，超导EBCO薄膜还具备光场主动可调特性。在800 nm光激发下，EBCO 超导薄膜实现高达113%的太赫兹调制幅值，光生载流子恢复时间为19.0 ps，调制幅值是其正常态条件下的30倍。该优异性能来源于光诱导库珀对解离以及随后准粒子复合的超快非平衡动力学过程。团队进一步利用右旋圆偏振、左旋圆偏振、水平线偏振多种太赫兹入射光开展对比测试，发现EBCO薄膜的太赫兹响应对手性偏振不敏感，实验结果说明该d波超导体体系时间反演对称性保持或者仅发生微弱破缺，为理解铜基高温超导序参量对称性提供实验证据。
基于库珀对动力学驱动的双功能EuBa2Cu3O7 超导体用于太赫兹屏蔽与超快调制示意图
本研究实现太赫兹电磁屏蔽和超快全光太赫兹调制双功能一体化。无泵浦光的超导状态对应逻辑“0”，太赫兹波被高效衰减。在光学泵浦激发下，薄膜太赫兹透过率大幅抬升，对应逻辑“1”。两种状态区分度高，有望应用于光驱动太赫兹逻辑门、信息处理器件。该超导薄膜可与超构表面集成，有望拓展双通道光子开关、约瑟夫森等离激元、相位可控太赫兹变频、高温超电感等新型器件，对面向低温量子计算、高保真量子信息传输的太赫兹光电器件发展具有参考价值。
Dual-Functional Terahertz Manipulation of EuBa2Cu3O7 Superconductors via Cooper Pair Dynamics
Zhangshun Li, Meng Yang, Zuanming Jin*, Junxue Li*, Zhiqiang Lan, Chen Huang, Alexei V. Balakin, Alexander P. Shkurinov, Yan Peng*, Yiming Zhu*, Songlin Zhuang
Advanced Science, 2026, Early View, e77616;
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.77616
