[发明专利]一种基于纳米开口超材料的非线性太赫兹波调控装置

权利要求书

1.一种基于纳米开口超材料的非线性太赫兹波调控装置，其特征在于，包括飞秒激光源(1)、第一分束器(2)、第一波片(3)、太赫兹波探测单元、第二分束器(4)、太赫兹波产生单元以及太赫兹波谐振频率调控单元，所述第一波片(3)为二分之一波片，

第一分束器(2)用于将飞秒激光源产生的λ波长激光分成激光束A和激光束B，激光束A进入太赫兹波探测单元，激光束B依次经过第一波片(3)和第二分束器(4)后被分成激光束C和激光束D，激光束C进入太赫兹波谐振频率调控单元，激光束D进入太赫兹波产生单元；

太赫兹波谐振频率调控单元包括第一延时反射镜组件(301)、倍频晶体(302)、双色镜(303)、半透半反膜(304)和超材料(305)，激光束C经过第一延时反射镜组件(301)延时后进入倍频晶体(302)产生λ/2波长激光，经过双色镜(303)将其中残留的λ波长激光滤除，最后经过半透半反膜(304)入射到超材料(305)；所述超材料(305)上制备有多个纳米开口的谐振环；太赫兹波产生单元产生的太赫兹波经过所述半透半反膜(304)，与λ/2波长激光一同入射到超材料(305)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超材料(305)上制备有四个矩形纳米开口的谐振环。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，各纳米开口尺寸为15nm。

4.根据权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所述太赫兹波产生单元沿激光束D的传播路径依次包括斩波器(201)、光栅(202)、第二波片(203)、聚焦透镜(204)、铌酸锂晶体(205)和组合抛面镜(206)，所述组合抛面镜(206)用于聚焦所产生的太赫兹波并改变其传播方向，所述第二波片(203)为二分之一波片。

5.根据权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所述太赫兹波产生单元还包括两个偏振片(207)，两个偏振片(207)之间的相对角度能够改变，实现太赫兹波到超材料(305)的入射强度的可控。

6.根据权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所述太赫兹波探测单元沿激光束A的传播路径依次包括第二延时反射镜组件(101)、锑化锌(102)、第三波片(103)、沃拉斯顿棱镜(104)和光电二极管(105)，所述第三波片(103)为四分之一波片。

7.根据权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所述太赫兹波谐振频率调控单元还包括挡光板(306)，用于将滤除的λ波长激光吸收。

8.根据权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所述倍频晶体(302)为BBO晶体。

9.根据权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所述超材料(305)上的多个纳米开口的谐振环的制备过程如下：

首先确定纳米开口的位置，然后在纳米开口的基础上校准金属环；在加工纳米开口时，先在硅衬底上旋涂LOR1A和AZ6130两层光刻胶，然后通过光刻形成纳米开口的条纹图案并进行光刻显影，之后Ti和Au相继被蒸镀在显影的位置并进行脱胶处理；最后根据纳米开口的位置校准金属环，将10nm厚的Ti和80nm厚的Au蒸镀到硅衬底表面，接着再次进行旋涂和光刻显影，并用离子束刻蚀掉多余的Ti和Au，清洗光刻胶，得到带有纳米开口的金属谐振环。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在蒸镀Ti和Au时，先将硅衬底倾斜一定的角度。