[发明专利]一种太赫兹涡旋光产生器、制备方法及产生系统

说明书

本发明实施例公开了一种太赫兹涡旋光产生器、制备方法及产生系统。其中太赫兹涡旋光产生器包括一液晶聚合物膜；液晶聚合物膜中液晶分子指向矢沿角方向呈周期性0°‑180°渐变分布，以形成产生涡旋光所需要的螺旋相位模板。本发明实施例提供的太赫兹涡旋光产生器，具有宽波段适用、小型化易集成、高效简便、成本低、轻薄化的特点，在太赫兹模式复用通信等方面有着极大的应用潜力。

技术领域

本发明实施例涉及太赫兹光电子技术，尤其涉及一种太赫兹涡旋光产生器、制备方法及产生系统。

背景技术

涡旋光束是一种具有螺旋型波前和中心相位奇点的特殊光束。光束围绕相位奇点呈现的螺旋型波前特性可以用拓扑核数m表示，m的大小对应沿着光束传播方向一个光学波长内相位旋转的圈数。近年来，涡旋光束因其独特性质和广阔应用前景受到了极大地关注。这种携带有轨道角动量(OAM)的特殊光束可以用于粒子操控光镊、基于OAM模式复用的大容量光通讯、激光微加工、超分辨显微成像、量子测量、编码等领域。

近几年来，无线通信端的数据传输量出现了爆炸式增长，预计到2020年会达到每个月41艾字节(EB)的量级。现今商用的微波通信技术，由于通信频段较窄，逐渐无法满足如此巨大的数据传输量需求，因此通信频段不可避免地向长波段(例如太赫兹波段)移动。太赫兹波是频率在0.1-10THz(对应波长为30μm-3000μm)之间的电磁波，因其独特的性质，使得太赫兹技术在安全检查、生物医学和高速无线通信等诸多领域具有广阔的应用前景。使用模分复用技术(MDM)能极大地提高通信容量，太赫兹涡旋光束由于其具有理论上无限的OAM模式数量在太赫兹无线通信上具有广阔的应用前景。目前产生太赫兹涡旋光束的方法有几种，例如聚合物螺旋相位板、设计有V型天线的超颖表面、拼接不同光轴方向的半波片以及液晶q波片等。这些产生方法的弊端在于器件的大型化、加工困难、效率低等方面，迫切地需要一种高效简便、低成本、轻薄化的器件产生太赫兹涡旋光束。

发明内容

本发明实施例提供一种太赫兹涡旋光产生器、制备方法及产生系统，以产生太赫兹涡旋光束，该太赫兹涡旋光产生器具有宽波段适用、小型化易集成、高效简便、成本低、轻薄化的特点。

第一方面，本发明实施例提供一种太赫兹涡旋光产生器，包括一液晶聚合物膜；

所述液晶聚合物膜中液晶分子指向矢沿角方向呈周期性0°-180°渐变分布，以形成产生涡旋光所需要的螺旋相位模板。

可选的，所述液晶聚合物膜的厚度d满足：

150μm≤d≤500μm。

第二方面，本发明实施例还提供一种太赫兹涡旋光产生系统，包括上述的太赫兹涡旋光产生器，还包括：

光导天线，所述光导天线用于产生线偏振太赫兹光束；

金属抛物面镜，所述金属抛物面镜的镜面位于所述光导天线的出射光路上，所述金属抛物面镜用于对所述线偏振太赫兹光束进行汇聚和准直；

斩波器，所述斩波器用于将线偏振太赫兹光束转换为脉冲光；

第一四分之一波片，所述第一四分之一波片用于将线偏振太赫兹光束转换成圆偏振太赫兹光束；

所述太赫兹涡旋光产生器用于将所述圆偏振太赫兹光束转换为太赫兹涡旋光束；

第二四分之一波片，所述第二四分之一波片用于将圆偏振太赫兹光束转换为线偏振太赫兹光束；

光导天线探针，所述光导天线探针用于探测太赫兹涡旋光束；

其中，所述斩波器、所述第一四分之一波片、所述太赫兹涡旋光产生器、所述第二四分之一波片以及所述光导天线探针与所述金属抛物面镜共光轴，且沿所述金属抛物面镜出射光方向依次排列。

第三方面，本发明实施例还提供一种太赫兹涡旋光产生器的制备方法，包括：