[发明专利]一种基于窄带半导体锑化铟的太赫兹圆偏振光产生方法

说明书

本发明涉及一种基于窄带半导体锑化铟的太赫兹圆偏振光产生方法，将锑化铟样片低温恒温器中，待温度稳定后，将入射线偏振太赫兹波经一线偏振片提高偏振度，聚焦后照射至锑化铟样片的表面，并将一可调稳定的磁场垂直加载于锑化铟样片。根据入射太赫兹的频率，通过调整磁场的入射加载方向以及大小，完成太赫兹圆偏振光的获取。本发明所提出的一种基于窄带半导体锑化铟的太赫兹圆偏振光产生方法，具有调制频率宽、圆偏振出射完美以及偏振器件可调谐的优点。

技术领域

本发明涉及光学以及太赫兹科学与技术，特别是一种基于窄带半导体锑化铟的太赫兹圆偏振光产生方法。

背景技术

太赫兹波是频率0.1-10THz(1THz＝10¹²Hz)范围的电磁波，它对应的波长范围为3mm–30μm,波段位于传统的微波和红外之间。太赫兹技术在无损检测，安全成像，通讯和传感等领域有着广泛的应用。这些应用不仅需要高效的太赫兹发射源和探测器，还需要高效的光学器件来调控太赫兹波，如调幅器、偏振片、波片、高速开关等。在太赫兹波段内缺少高效实用的器件来操控太赫兹波已经限制了太赫兹技术的发展。在所有这些太赫兹调控器件中，波片的需求是最为迫切的。

光学波片一般是利用一定厚度的双折射晶体制造的。当法向入射光透过时，寻常光(o光)和非常光(e光)经双折射晶体调制后的相位差等于π或者其奇数倍，这样的波片称为二分之一波片，简称半波片；当相位差等于π/2或其奇数倍时，这样的波片称为四分之一波片。二分之一波片用于旋转偏振光的偏振方向，而四分之一波谱用于将线偏振光变为圆偏振光。通常，将入射光的偏振方向设定为与双折射晶体的光轴呈45度角的方向，这时寻常光和非常光分量相等，经过四分之一波片后，寻常光的相位落后非常光90度，重合后产生圆偏振光。传统的利用晶体双折射制作的太赫兹四分之一波片只能在窄带或者单频谐振处工作，根本原因在于波片产生的相位延迟在很大程度上有频率依赖性。

除了上述利用四分之一波片产生圆偏振光的方法外，人工电磁媒质(Metamaterial)也可以实现圆偏振光的产生。这种偏振片利用人工电磁媒质表面的金属微结构的表面等离子谐振对入射太赫兹偏振态的影响，经过特殊设计，可以在相对大的频率宽度工作。但是，由于人工电磁媒质的谐振频率附近色散非常严重，从而限制了器件的响应带宽。

太赫兹可以通过将双色飞秒激光脉冲汇聚到空气中产生等离子的方式产生，通常产生的光为线偏振态。通过改变入射飞秒激光的偏振态，譬如利用圆偏振，可以产生椭圆或者圆偏振的太赫兹波。另外，理论预言在激光产生的等离子体上加载沿入射方向的强磁场(100T)，可以产生圆偏振光。这些方法均要求使用飞秒激光放大器，成本昂贵。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于窄带半导体锑化铟的太赫兹圆偏振光产生方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于窄带半导体锑化铟的太赫兹圆偏振光产生方法，将一锑化铟样片的太赫兹偏振器件置于低温恒温器中，待温度稳定后，将入射线偏振太赫兹波经一线偏振片提高偏振度，聚焦后照射至所述锑化铟样片的表面，并将一可调稳定的磁场垂直加载于所述锑化铟样片，根据入射太赫兹的频率，并通过调整所述磁场的大小和入射加载方向，完成太赫兹圆偏振光的获取。

在发明一实施例中，所述入射线偏振太赫兹波穿过所述线偏振片的中心以及所述锑化铟样片的中心。

在发明一实施例中，所述锑化铟样片为锑化铟窄带半导体样品，电子浓度n＝2.3×10¹⁴cm^-3，迁移率μ＝7.7×10⁴cm²/Vs at 2K，能隙E_g＝0.23eV。