基于亚波长金属孔阵列的光控太赫兹强度调制器

李晨龙; 冯丽爽; 周震; 隋佳伟; 殷博昊

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于亚波长金属孔阵列的光控太赫兹强度调制器

李晨龙, 冯丽爽, 周震, 隋佳伟, 殷博昊

文章导航 > 红外与激光工程 > 2014 > 43(12): 4013-4016

李晨龙, 冯丽爽, 周震, 隋佳伟, 殷博昊. 基于亚波长金属孔阵列的光控太赫兹强度调制器[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(12): 4013-4016.

引用本文:

李晨龙, 冯丽爽, 周震, 隋佳伟, 殷博昊. 基于亚波长金属孔阵列的光控太赫兹强度调制器[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(12): 4013-4016.

Li Chenlong, Feng Lishuang, Zhou Zhen, Sui Jiawei, Yin Bohao. Optical-control terahertz modulator based on subwavelength metallic hole arrays[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(12): 4013-4016.

Citation:

Li Chenlong, Feng Lishuang, Zhou Zhen, Sui Jiawei, Yin Bohao. Optical-control terahertz modulator based on subwavelength metallic hole arrays[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(12): 4013-4016.

基于亚波长金属孔阵列的光控太赫兹强度调制器

李晨龙^1,2,
冯丽爽^1,2, ,,
周震^1,2,
隋佳伟^1,2,
殷博昊^1,2

1.
北京航空航天大学惯性技术重点实验室,北京100191;
2.
北京航空航天大学精密光机电一体化教育部重点实验室,北京100191

详细信息

作者简介:
李晨龙(1991-),男,硕士生,主要从事太赫兹波调制方面的研究。Email:lcl_bupt@126.com

通讯作者: 冯丽爽(1968-),女,教授,博士生导师,博士,主要从事微纳光子学方面的研究。Email:fenglishuang@buaa.edu.cn

中图分类号: TN29

Optical-control terahertz modulator based on subwavelength metallic hole arrays

Li Chenlong^1,2,
Feng Lishuang^{1,2
, ,},
Zhou Zhen^1,2,
Sui Jiawei^1,2,
Yin Bohao^1,2

1.
Key Laboratory on Inertial Science and Technology,Beihang University,Beijing 100191,China;
2.
Precision Opto-mechatronics Technology Key Laboratory of Education Ministry,Beihang University,Beijing 100191,China

摘要: 太赫兹波强度调制器对太赫兹技术的发展至关重要。亚波长金属孔阵列可以激发表面等离子激元,增加入射电磁波的透射效率,极大地提高调制器的调制深度。提出了一种基于表面等离子激元的光控太赫兹波强度调制器。首先给出了器件所依赖的基本原理;其次利用传统的微纳加工技术在半绝缘砷化镓衬底上制作出二维亚波长金属孔阵列;最后搭建了太赫兹时域光谱系统,测试了器件样品对太赫兹波的透过率。结果表明：亚波长金属孔阵列可以引起透射率的异常增强,且透射率随着泵浦光强的增大而减小,在特定频率点实现了较高的调制深度。此研究为实现高调制深度的太赫兹波强度调制器提供了参考。
- 太赫兹波强度调制器 /
- 亚波长金属孔阵列 /
- 表面等离子激元
Abstract: Terahertz modulator plays an important role in the development of terahertz technology. Optical transmission efficiency of subwavelength metallic hole arrays can be much higher because of the excitation of surface plasmon polaritons, and a higher modulation depth could be obtained by using this structure. A terahertz modulator based on subwavelength metallic hole arrays controlled by optical pump was demonstrated. Firstly, the principles of our sample were researched. Secondly, two -dimensional subwavelength metallic hole arrays were fabricated on semi -insulating GaAs substrate. Lastly, utilizing the terahertz time domain spectroscopy system, the transmission of terahertz radiation through subwavelength hole arrays was measured. Experimental results show that extraordinary optical transmission is excited by subwavelength hole arrays, and optically pumping reduces the terahertz transmission. A higher modulation depth is obtained at special frequency. This research can be the reference to the design and fabrication of terahertz modulator with high modulation depth.
- terahertz modulator /
- subwavelength metallic hole array /
- surface plasmonpolaritons

[1]	Xu J Z, Zhang X C, THz Technology Science and Application. The Series of Advanced Physics of Peking University[M]. Beijing: Peking University Press, 2007: 1-6. (in Chinese)
[2]
[3]	Ebbesen T W, Lezec H J, Ghaemi H F, et al. Extraordinary optical transmission through sub-wavelength hole arrays [J]. Nature, 1998, 391: 667-669.
[4]
[5]	Pan C L, Hsieh C F, Pan R P, et al. Control of enhanced THz transmission through metallic hole arrays using nematic liquid crystal[J]. Opt Express, 2005, 13(11): 3921-3930.
[6]
[7]	Chen H T, Lu H, Azad A K, et al. Electronic control of extraordinary terahertz transmission through subwavelength metal hole arrays[J]. Opt Express, 2008, 16(11): 7641-7648.
[8]
[9]	Tian Z, Singh R, Han J, et al. Terahertz superconducting plasmonic hole array[J]. Opt Lett, 2010, 35(21): 3586-3588.
[10]
[11]	Hendry E, Lockyear M J, Rivas J G, et al. Ultrafast optical switching of the THz transmission through metallic subwavelength hole arrays [J]. Phys Rev B, 2007, 75 (23): 235305.
[12]
[13]	Azad A K, Chen H T, Kasarla S R, et al. Ultrafast optical control of terahertz surface plasmons in subwavelength hole arrays at room temperature[J]. Appl Phys Lett, 2009, 95(1): 011105.
[14]
[15]	Barnes W L, Dereux A, Ebbesen T W. Surface plasmon subwavelength optics[J]. Nature, 2003, 424: 824-830.
[16]
[17]	Azad A K, Zhao Y, Zhang W. Transmission properties of terahertz pulses through an ultrathin subwavelength silicon hole array[J]. Appl Phys Lett, 2005, 86(14): 141102.

[1]	吴茴, 彭嘉隆, 江金豹, 李晗升, 徐威, 郭楚才, 张检发, 朱志宏. 等离子体增强型ZnO基纳米线异质结阵列光电探测器 . 红外与激光工程, 2024, 53(3): 20240006-1-20240006-9. doi: 10.3788/IRLA20240006
[2]	苏英蔚, 田震. 基于相位梯度光栅介电超表面的高效太赫兹波异常反射器 . 红外与激光工程, 2023, 52(2): 20220304-1-20220304-7. doi: 10.3788/IRLA20220304
[3]	何伟迪, 苏丹, 王善江, 周桓立, 陈雯, 张晓阳, 赵宁, 张彤. 表面等离激元纳米结构增效的光电探测器进展（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20211014-1-20211014-12. doi: 10.3788/IRLA20211014
[4]	贺敬文, 董涛, 张岩. 太赫兹波前调制超表面器件研究进展 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20201033-1-20201033-11. doi: 10.3788/IRLA20201033
[5]	陈郁芝, 李学金. 基于单模光纤传输的单模-无心-单模光纤型表面等离子体共振传感器（特邀） . 红外与激光工程, 2020, 49(12): 20201055-1-20201055-5. doi: 10.3788/IRLA20201055
[6]	张晔岚, 张昆, 孔伟金, 李采彧, 夏峰, 云茂金. 基于二氧化硅薄膜夹层式亚波长金属光栅的宽波段太赫兹偏振分束器 . 红外与激光工程, 2019, 48(5): 520003-0520003(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0520003
[7]	杨涛, 葛嘉程, 周源, 黄维. 基于半导体等离子体频率光学调控的太赫兹波调制系统 . 红外与激光工程, 2019, 48(2): 203005-0203005(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0203005
[8]	史杰, 钟凯, 刘楚, 王茂榕, 乔鸿展, 李吉宁, 徐德刚, 姚建铨. 太赫兹频段金属粗糙表面散射特性 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1217004-1217004(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1217004
[9]	杜鸣笛, 贾雅琼, 何淑珍. 亚波长金属光栅的凹槽深度对太赫兹伪表面等离子体影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 825003-0825003(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0825003
[10]	王明利, 朱艳英, 魏勇, 张乐. 米状银纳米颗粒对局域电场增强的理论模拟 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 216001-0216001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0216001
[11]	赵丽美, 关建飞. 硅基结构混合等离子激元波导模式特性的数值研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1329-1334.
[12]	武阿妮, 李晨毓, 周庆莉, 刘建丰, 孙会娟, 杨舟, 张存林. 温度对太赫兹亚波长金属结构共振特性的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1832-1835.
[13]	朱君, 李志全, 秦柳丽. MIM 结构中腔的物理性质对SPP传播的分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 852-856.
[14]	李文超, 赵玲玲, 李志全, 朱君, 童凯, 王志斌. 表面等离子激元净放大的结构设计与理论分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2684-2689.
[15]	陈佳音, 刘国军, 王江安. 长程表面等离子激元的噪声特性及仿真研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3898-3902.
[16]	崔海林, 焦磊, 李丽娟, 何敬锁. 基于太赫兹亚波长超材料的偏振不敏感调制器的理论研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3849-3853.
[17]	朱君, 李志全. SPPs激射中Airy表面等离子的特性分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3298-3302.
[18]	王玥, 何雨霖, 张丽颖, 王暄, 童一静, 吴群. 碳纳米管束/介质界面表面波激发与传输特性 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3843-3848.
[19]	李忠洋, 李继武, 邴丕彬, 徐德刚, 姚建铨. 表面出射太赫兹波参量振荡器的设计与增强输出 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 935-939.
[20]	李乾坤, 李德华, 周薇, 马建军, 鞠智鹏, 屈操. 单缝双环结构超材料太赫兹波调制器 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1553-1556.

点击查看大图

计量

文章访问数: 444
HTML全文浏览量: 75
PDF下载量: 163
被引次数: 0

基于亚波长金属孔阵列的光控太赫兹强度调制器

1. 北京航空航天大学惯性技术重点实验室,北京100191;

2. 北京航空航天大学精密光机电一体化教育部重点实验室,北京100191

作者简介:
李晨龙(1991-),男,硕士生,主要从事太赫兹波调制方面的研究。Email:lcl_bupt@126.com

通讯作者: 冯丽爽(1968-),女,教授,博士生导师,博士,主要从事微纳光子学方面的研究。Email:fenglishuang@buaa.edu.cn

收稿日期: 2014-04-05
修回日期: 2014-05-09
刊出日期: 2014-12-25

中图分类号: TN29

关键词:

摘要: 太赫兹波强度调制器对太赫兹技术的发展至关重要。亚波长金属孔阵列可以激发表面等离子激元,增加入射电磁波的透射效率,极大地提高调制器的调制深度。提出了一种基于表面等离子激元的光控太赫兹波强度调制器。首先给出了器件所依赖的基本原理;其次利用传统的微纳加工技术在半绝缘砷化镓衬底上制作出二维亚波长金属孔阵列;最后搭建了太赫兹时域光谱系统,测试了器件样品对太赫兹波的透过率。结果表明：亚波长金属孔阵列可以引起透射率的异常增强,且透射率随着泵浦光强的增大而减小,在特定频率点实现了较高的调制深度。此研究为实现高调制深度的太赫兹波强度调制器提供了参考。

English Abstract

Optical-control terahertz modulator based on subwavelength metallic hole arrays

1. Key Laboratory on Inertial Science and Technology,Beihang University,Beijing 100191,China;

2. Precision Opto-mechatronics Technology Key Laboratory of Education Ministry,Beihang University,Beijing 100191,China

Received Date: 2014-04-05
Rev Recd Date: 2014-05-09
Publish Date: 2014-12-25

Keywords:

Abstract: Terahertz modulator plays an important role in the development of terahertz technology. Optical transmission efficiency of subwavelength metallic hole arrays can be much higher because of the excitation of surface plasmon polaritons, and a higher modulation depth could be obtained by using this structure. A terahertz modulator based on subwavelength metallic hole arrays controlled by optical pump was demonstrated. Firstly, the principles of our sample were researched. Secondly, two -dimensional subwavelength metallic hole arrays were fabricated on semi -insulating GaAs substrate. Lastly, utilizing the terahertz time domain spectroscopy system, the transmission of terahertz radiation through subwavelength hole arrays was measured. Experimental results show that extraordinary optical transmission is excited by subwavelength hole arrays, and optically pumping reduces the terahertz transmission. A higher modulation depth is obtained at special frequency. This research can be the reference to the design and fabrication of terahertz modulator with high modulation depth.