[发明专利]一种偏振可调太赫兹光电导天线及其制备方法

说明书

本发明公开了一种偏振可调太赫兹光电导天线及其制备方法，应用于太赫兹光谱系统，包括：半导体衬底层、介质层和图案层；图案层紧贴于介质层表面，介质层位于半导体衬底层表面；所述图案层包含电极结构，电极结构包括中心对称排布的4个天线电极；结合电极的对称结构以及对外延电极偏置电压的施加方法，最终实现45°倍增的各向异性线偏振可调太赫兹辐射，该结构可以实现8个方向的偏振可调；不仅减少了太赫兹时域光谱系统中偏振器的使用，还提高了被测物质太赫兹谱的信噪比。

技术领域

本发明涉及一种天线工具，具体涉及一种偏振可调太赫兹光电导天线及其制备方法。

背景技术

与其他频段相比，赫兹频段因为缺乏高效实用的太赫兹源，导致其相关技术发展缓慢，产生太赫兹波的超快光学技术的出现促进了太赫兹波段的研究。

现有的太赫兹源主要有两种：光电导偶极子天线技术和光学整流效应，光电导偶极子天线由于具有简单、紧凑和与光纤易于耦合等优势而被广泛应用于太赫兹的发射和检测。

在典型的THz-TDS系统中，要检测某些物质(在太赫兹波段具有光学各向异性)的太赫兹光谱，则需要使用一对太赫兹光导偶极发射极/探测器天线和三个可旋转的线栅偏振器。它只允许采样修正偏振分量的太赫兹波。

然而，这种设置的主要缺点是在某些偏振器角度下发射/探测电极的信噪比(SNR)根据Malu定律的恶化，可旋转的线栅偏振器的加入还导致整个系统光路复杂化，并且光电导天线衬底对飞秒激光的吸收率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是从现有的THz-TDS系统中获得的各向异性物质太赫兹谱的信噪比较低，且THz-TDS整个系统光路复杂化；为解决该技术问题，本发明提供一种偏振可调太赫兹光电导天线及其制备方法，偏振可变的太赫兹光电导天线的研究能提高光学各向异性物质太赫兹谱的信噪比，为高集成THz-TDS系统奠定基础。

本发明通过下述技术方案实现：

本方案提供一种偏振可调太赫兹光电导天线，应用于太赫兹光谱系统，包括：半导体衬底层、介质层和图案层；

所述图案层紧贴于介质层表面，介质层位于半导体衬底层表面；

所述图案层包含电极结构，所述电极结构包括中心对称排布的4个天线电极。

介质层作为天线电极与衬底材料之间的一个过渡层，使电极更好的附着在衬底上。

进一步优化方案为，4个天线电极为三角形电极，由一个正方形电极沿对角线两侧均匀开口而获得的中心对称排布的4个等腰直角的三角形电极，且三角形电极的直角指向对称中心。

由于偏振可调太赫兹光电导天线的天线电极结构较小，需要对电极进行处理，

进一步优化方案为，还包括外延电极，每个天线电极最长边的中点均通过一条外延线连接一个外延电极。

进一步优化方案为，还包括纳米圆盘阵列；所述纳米圆盘阵列为多个纳米圆盘构成的正方形阵列，纳米圆盘阵列排布在4个天线电极的对称中心，纳米圆盘阵列的四个顶角位于正方形电极的对角线上。

进一步优化方案为，所述外延电极为半径为r的圆柱体电极，外延线连接至外延电极的侧面。

进一步优化方案为，所述外延线的宽为10～20μm，长度为6.3～6.6μm。

进一步优化方案为，两三角形电极的最长边长为l，直角相对的两三角形电极的间距le为20～40μm；相邻两三角形电极间的间隙为

进一步优化方案为，所述半导体衬底层材料为LT-GaAs、LT-GaAs或InP；

所述介质层材料为钛；

所述图案层材料为金。