[发明专利]介质-金属光子晶体、其制备方法和太赫兹脉冲发生器

说明书

本发明提供了一种介质‑金属光子晶体、其制备方法和太赫兹脉冲发生器，所述介质‑金属光子晶体具有下式所示的多层复合结构：[介质层/金属层]_n/绝缘衬底；其中，n为1～10之间的整数；所述金属层为磁性纳米薄膜和非磁性纳米薄膜交替复合形成的多层结构。与现有技术相比，本发明提供的介质‑金属光子晶体采用特定结构，一方面能够更大程度上吸收激光能量，激发每个金属层产生太赫兹脉冲，另一方面能够使每个金属层产生的太赫兹波相干叠加，从而使太赫兹强度获得极大增强；应用于太赫兹脉冲发生器能够最大限度的利用飞秒激光能量，从而极大地提升太赫兹强度，且频谱宽、偏振可调。

技术领域

本发明涉及太赫兹光电器件技术领域，更具体地说，是涉及介质-金属光子晶体、其制备方法和太赫兹脉冲发生器。

背景技术

太赫兹(THz)波是指频率从0.1THz到10THz，介于毫米波与红外光之间的电磁波。太赫兹波具有许多独特性质，比如透射性、安全性、很强的光谱分辨本领等，这些性质赋予太赫兹波广泛的应用前景，包括太赫兹雷达和通信、光谱和成像、无损探伤、安全检测等方面。

太赫兹发生器是太赫兹系统的重要组成部分。现有常规的太赫兹脉冲产生，主要基于光整流、光电导天线、空气等离子体等；但它们在成本、频谱、简便性等方面各自有一些弱点。近几年发展起来的基于铁磁/非磁薄膜中超快自旋过程的太赫兹脉冲发生器，在成本、频谱、简便性等方面具有很大优势，但其发射强度存在一定限制；一个重要的原因是它只吸收一小部分飞秒激光能量，从而限制了它的产生效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种介质-金属光子晶体、其制备方法和太赫兹脉冲发生器，本发明提供的太赫兹脉冲发生器能够最大限度的利用飞秒激光能量，从而极大地提升太赫兹强度。

本发明提供了一种介质-金属光子晶体，具有式(I)所示的多层复合结构：

[介质层/金属层]_n/绝缘衬底 式(I)；

式(I)中，n为1～10之间的整数；

所述金属层为磁性纳米薄膜和非磁性纳米薄膜交替复合形成的多层结构。

优选的，所述金属层为磁性/非磁性双层纳米薄膜或非磁性/磁性/非磁性三层纳米薄膜。

优选的，所述磁性纳米薄膜的材质包括Fe、Co、Ni、FeNi、CoFe、CoFeB、Fe₃Si、YIG、Fe₃O₄、GdFeCo、GdCo₅、DyCo₅、TbFe₂和BaFe₁₂O₁₉中的一种或多种；

所述磁性纳米薄膜的厚度为0.1nm～10nm。

优选的，所述非磁性纳米薄膜的材质包括Pt、W、Pd、Ta、Bi、Cr、Ir、IrMn、PtMn、PdMn、FeMn、AuPt、AuW、PtBi、CuBi、CuIr、CuPb、Bi₂Se₃、Bi₂Te₃、Bi₂Se₂Te、Bi₂Te₂Se、Sn-dopedBi₂Te₂Se、BiSbTeSe、(Bi_xSb_1-x)₂Te₃、α-Sn、TaAs、TaP、NbAs、NbP、WTe₂、MoTe₂、ZrSiS、石墨烯和MoS₂中的一种或多种；

所述非磁性纳米薄膜的厚度为0.1nm～10nm。