上海光機(jī)所在飛秒激光打印太赫茲全息超表面方面取得進(jìn)展
【化工機(jī)械設(shè)備網(wǎng) 技術(shù)前沿】近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場激光物理國家重點實驗室激光微納加工研究團(tuán)隊在飛秒激光打印太赫茲超表面研究方面取得進(jìn)展。團(tuán)隊通過空間光調(diào)制器對飛秒激光進(jìn)行空間整形，打印了基于膠囊型的太赫茲全息超表面，實現(xiàn)了太赫茲全息超表面的偏振復(fù)用功能。相關(guān)研究以“Beam-shaped femtosecond laser printing of quasi-capsule-shaped holographic terahertz metasurfaces”為題發(fā)表于Optics Letters。 
超表面可以在亞波長量級實現(xiàn)對太赫茲波的靈活調(diào)控，有效地促進(jìn)了太赫茲系統(tǒng)的集成化和小型化發(fā)展。但傳統(tǒng)的太赫茲超表面制備技術(shù)存在效率低、步驟繁瑣、成本高昂、對環(huán)境要求高等諸多缺點，阻礙了太赫茲超表面的工業(yè)化發(fā)展。因此，迫切需要一種高精度、高效率的制造方案，實現(xiàn)太赫茲超表面的快速打印。
圖1 (a)偏振復(fù)用太赫茲超表面示意圖，水平方向膠囊形孔徑對X偏振太赫茲波(0.8THz)的(b)振幅透過率和(d)相位延遲，對Y偏振太赫茲波(0.8THz)的(c)振幅透過率和(e)相位延遲，(f)水平方向膠囊形孔徑、垂直方向膠囊形孔徑、圓孔示意圖。
研究團(tuán)隊提出一種基于空間整形的飛秒激光打印太赫茲超表面方法。該方法采用空間光調(diào)制器對飛秒激光進(jìn)行空間整形，通過加載不同的全息圖，及對激光器和位移臺的協(xié)同控制，成功地打印出一系列具有不同形貌結(jié)構(gòu)的膠囊形孔徑?；谀z囊形孔徑與加工參數(shù)、全息圖的對應(yīng)關(guān)系，利用伯奇編碼實現(xiàn)了膠囊形孔徑的選取和排布。最終，利用空間整形飛秒激光打印平臺快速打印出了可偏振復(fù)用的太赫茲全息超表面。通過仿真和實驗表征，打印的超表面在不同線偏振太赫茲波入射時可以重建出不同再現(xiàn)像的功能，這可以用于信息的存儲與加密。該工作驗證了飛秒激光打印太赫茲超表面的可行性，也為緊湊型太赫茲功能器件的工業(yè)化制備提供了新途徑。
此項工作得到了國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金的支持。
圖2 (a)制備的太赫茲超表面的光學(xué)顯微圖像，(b)四種孔徑對不同極化太赫茲波的振幅透過率，(c)太赫茲超表面全息圖像的模擬與實驗重建。
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