[发明专利]基于超构孔结构的太赫兹手性调制器

权利要求书

1.一种基于超构孔结构的太赫兹手性调制器，其特征是，超构孔结构由四层组成，从上往下分别是超表面金属环、介质层、中间挖空的金属板、介质层，顶层超表面金属环的基本单元采用的是金属条对谐振器，金属条对谐振器由两个相同且相互垂直的金属条组成，通过绕着中心点O均匀旋转排列金属条对谐振器得到金属环，金属环中心与金属板中挖空的金属孔的中心相对，金属环-介质层-金属板设计能够产生强磁效应，介质层起到束缚太赫兹表面等离子体的作用，整个超构孔为独立式的结构，底层介质层的作用是便于把加工好的超构孔结构从硅片基底上撕下。

2.如权利要求1所述的基于超构孔结构的太赫兹手性调制器，其特征是，所述超构孔的制造：采用光刻工艺，从底层到顶层逐层加工；所述超表面金属环1和中间挖空的金属板3采用铝金属材料。

3.如权利要求1所述的基于超构孔结构的太赫兹手性调制器，其特征是，所述金属条对谐振器的两个金属条尺寸是113×25微米²，中心距离为s＝200微米；第一个金属条的激发方向与金属条中心连线的夹角，即方向角，记为θ。

4.如权利要求1所述的基于超构孔结构的太赫兹手性调制器，其特征是，所述金属板中间挖空的金属孔直径为d＝150微米；所述的中间介质层是20微米厚的聚酰亚胺，底部介质层是10微米厚的聚酰亚胺。

5.如权利要求1所述的基于超构孔结构的太赫兹手性调制器，其特征是，在圆偏振光的入射下，金属孔激发的表面等离子体携带等离激元轨道角动量为l＝σ，σ代表入射圆偏光的手性，σ＝–1代表右旋圆偏振光RCP(right-handed circular polarization)；σ＝+1代表左旋圆偏振光LCP(left-handed circular polarization)；根据光路传播的可逆性，若要表面等离子体与这个金属孔相互作用后，散射出去的光也是相同的圆偏振光，则需要构造该表面等离子体具有等离激元轨道角动量为l＝σ，这样才能实现表面等离子体散射波与金属孔直接透射波的同偏振干涉，实现手性依赖太赫兹透射和表面等离子体激发；同理，若构造该表面等离子体具有相反的等离激元轨道角动量为l＝-σ，这样表面等离子体与金属孔相互作用后，散射出去的光将具有相反的圆偏振态，可以实现与金属孔直接透射波的正交圆偏振干涉，实现手性依赖太赫兹偏振控制。

6.如权利要求1所述的基于超构孔结构的太赫兹手性调制器，其特征是，对于一个由金属条对均匀旋转排列组成的金属环，在圆偏振光的入射下携带的等离激元轨道角动量为l＝σ(q-1)，其中，第一个金属条的方向角θ旋转一圈后的变化量记为qπ，q＝0,±1,±2...±10，金属环激发的表面等离子体正好具有等离激元轨道角动量为l＝σ，可以实现手性依赖太赫兹透射和表面等离子体激发；设计q＝0，金属环激发的表面等离子体正好具有相反的等离激元轨道角动量为l＝-σ，可以实现手性依赖太赫兹偏振控制。