【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于納米光學，具體涉及一種手性超表面光學器件、其制備方法和超快圓偏振光調制方法。
技術介紹
1、超表面是一種亞波長人工納米結構的平面設計，可以在納米尺度操縱和增強光與物質的相互作用，展現(xiàn)奇特的光物理現(xiàn)象。超表面所具有的優(yōu)異光學性能、超薄、超集成及小型化的結構特征，使其成為當今有望取代大型光學元件及設備的有力候選。隨著光學信息傳播速度的需求不斷提升，研究人員開始探索基于各種超表面的超快光物理現(xiàn)象，用于更小時間尺度的超快光調控，如超表面的高次諧波產生和超快脈沖光開關。其中，金屬超表面以其獨特的等離激元共振效應和超快熱電子產生而被廣泛研究和應用，基于表面等離激元輔助的光學器件，可實現(xiàn)與光子強耦合的納米級電子集體振蕩，進一步縮小了光子器件的控制范圍，但目前已報道的金屬超表面多數(shù)是通過改變結構構型和尺寸進行光波調制，需要復雜的加工和制備過程。
2、圓偏振光具有手性波矢量、均勻的偏振分布和較低的眩光效應，因此被廣泛應用于對比度增強偏振微成像、生物分子檢測、光通信、光學遙感器和光學顯示器當中。傳統(tǒng)的圓偏振光調制是利用手性聚合物進行穩(wěn)態(tài)下的偏振分辨響應，圓偏振光調制效果差速度慢，無法滿足高速光學器件的應用需求。因此，構筑具有超快手性調制的手性體系、改進金屬超表面的制備工藝和圓偏振光調制方法是一個不容忽視的問題。
3、cn104865628a公開了一種類螺旋金屬手性超材料圓偏振器，包括襯底、與基底牢固結合的透明介質間隔層和嵌埋在透明介質間隔層內的類螺旋金屬手性微結構陣列。cn105137520a公開了一種漸變螺旋
4、現(xiàn)有的手性超表面光學器件結構及制備工藝復雜，對圓偏振光的調制速度慢，無時間響應，并且需要手性對映體的制備加工來實現(xiàn)圓偏振光的翻轉調制，因此開發(fā)一種功能性靈活且具有超快圓偏振光調制的手性超表面光學器件，基于光學器件的超表面進行圓偏振光的調制實現(xiàn)對其幅度和相位的精準調控，增加空間和時間的自由度，使這種手性超表面光學器件可以應用于未來高速偏振敏感光開關的設計以及量子存儲是一個關鍵問題。
技術實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種手性超表面光學器件、其制備方法和超快圓偏振光調制方法，所述手性超表面光學器件通過每個金屬納米單元的6個金屬納米盤圓形分布引入結構手性特征，結構簡單，通過不同圓偏振態(tài)的泵浦光和探針光組合激發(fā)和檢測手性超表面光學器件，在超快時間尺度上激發(fā)手性超表面的光學特征，通過檢測手性超表面光學器件在不同檢測光源照射下的瞬態(tài)吸收信號，可反映對圓偏振光的調制，同時還可實現(xiàn)具有偏振分辨的瞬態(tài)吸收響應，即瞬態(tài)圓二色信號，可更直觀反映所述手性超表面的超快圓偏振光調制能力，通過改變圓偏振光入射方向，即可實現(xiàn)瞬態(tài)圓二色信號的符號翻轉，具有超快響應時間及弛豫時間，為偏振光學元件的功能靈活性和高速設計提供了一種簡便且有價值的途徑，可進一步應用于超快光開關和量子通訊等領域當中。
2、為達此目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、第一方面，本專利技術提供一種手性超表面光學器件，所述手性超表面光學器件包括基底和設置于所述基底上的手性低聚體納米超表面結構；所述手性低聚體納米超表面結構由多個結構相同的金屬納米單元短程有序分布形成；所述金屬納米單元包括6個金屬納米盤，6個所述金屬納米盤的中心位于同一個圓的圓周上。
4、本專利技術提供的手性超表面光學器件中，手性低聚體納米超表面結構是一種由多個手性金屬納米單元短程有序分布而成的二維平面單層手性超表面，結構簡單，且可通過正反面觀測到相反的手性鏡像特征，短程有序分布的手性金屬納米單元引入結構的不對稱性，能對不同圓偏振光產生不同的響應，即誘導不同的等離激元共振模式，具體體現(xiàn)在吸收光譜的波形、幅值和波段上，同時金屬納米盤之間的耦合可增強與光的相互作用，與光相互作用下，6個金屬納米盤構成的低聚體可以產生庫侖偶極子相互作用，表現(xiàn)為具有手性光學特征的偶極耦合，且所述金屬納米盤的左旋式圓形分布構型，可與左旋圓偏振光產生更強的電容耦合共振，誘導出更強的電場，由于該結構具有平面二維手性特征，可通過正反面激發(fā)實現(xiàn)光學手性的翻轉。
5、本專利技術提供的手性超表面光學器件中，所述手性低聚體納米超表面結構是由多個結構相同的金屬納米單元短程有序組成的陣列結構，所述“多個”常規(guī)意指至少兩個，本專利技術中金屬納米單元的具體數(shù)目可根據手性超表面光學器件的性能進行確定，通常來說其數(shù)目以千計；短程有序是指兩個相鄰金屬納米單元的中心的間距為500±50nm。
6、以下作為本專利技術的優(yōu)選技術方案，但不作為對本專利技術提供的技術方案的限制，通過以下優(yōu)選的技術方案，可以更好的達到和實現(xiàn)本專利技術的目的和有益效果。
7、作為一個優(yōu)選的技術方案，所述基底的材料包括sio2或藍寶石。
8、優(yōu)選地，所述基底的厚度為0.2～0.5mm，例如可以為0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm或0.5mm，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本專利技術不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。
9、優(yōu)選地，所述金屬納米盤的材料為金。
10、所述金屬納米盤均采用金材料，具有表面等離激元效應增強與光之間的相互作用，并且可以超快的產生熱電子，可實現(xiàn)與光子強耦合的納米級電子集體振蕩，進一步縮小了光子器件的控制范圍。
11、作為一個優(yōu)選的技術方案，任意兩個相鄰的所述金屬納米盤的中心間距相等。
12、優(yōu)選地，6個所述金屬納米盤的半徑在所述圓周上按逆時針方向依次減小。
13、優(yōu)選地，按照半徑從大到小的順序，6個所述金屬納米盤的直徑依次為：60～80nm(例如可以為62nm、65nm、68nm、70nm、72nm、75nm或78nm等)、50～70nm(例如可以為52nm、55nm、58nm、60nm、62nm、65nm或68nm等)、40～60nm(例如可以為42nm、45nm、48nm、50nm、52nm、55nm或58nm等)、30～50nm(例如可以為32nm、35nm、38nm、40nm、42nm、45nm或48nm等)、20～40nm(例如可以為22nm、25nm、28nm、30nm、32nm、35nm或38nm等)和10～30nm(例如可以為12nm、15nm、18nm、20nm、22nm、25nm或28nm等)，例如6個金屬納米盤的直徑可以為如下組合：60nm本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種手性超表面光學器件，其特征在于，所述手性超表面光學器件包括基底和設置于所述基底上的手性低聚體納米超表面結構；
2.根據權利要求1所述的手性超表面光學器件，其特征在于，所述基底的材料包括SiO2或藍寶石；
3.根據權利要求1或2所述的手性超表面光學器件，其特征在于，任意兩個相鄰的所述金屬納米盤的中心間距相等；
4.一種如權利要求1～3任一項所述的手性超表面光學器件的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述涂犧牲層之前對基底進行預處理；
6.根據權利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述涂覆納米球膠體溶液之前還包括對所述第一基底進行氧等離子體刻蝕處理；
7.根據權利要求4～6任一項所述的制備方法，其特征在于，所述傾斜角沉積鍍膜完成后，還包括犧牲層在溶劑中浸泡剝離的步驟；
8.根據權利要求4～7任一項所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法具體包括如下步驟：
9.一種超快圓偏振光調制方法，其特征在于，所述調制方
10.根據權利要求9所述的超快圓偏振光調制方法，其特征在于，所述線偏振激光脈沖的脈寬為10～50fs，重復頻率為1～2kHz；
...【技術特征摘要】
1.一種手性超表面光學器件，其特征在于，所述手性超表面光學器件包括基底和設置于所述基底上的手性低聚體納米超表面結構；
2.根據權利要求1所述的手性超表面光學器件，其特征在于，所述基底的材料包括sio2或藍寶石；
3.根據權利要求1或2所述的手性超表面光學器件，其特征在于，任意兩個相鄰的所述金屬納米盤的中心間距相等；
4.一種如權利要求1～3任一項所述的手性超表面光學器件的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述涂犧牲層之前對基底進行預處理；
6.根據權...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：唐智勇，王菲，王曉莉，
申請(專利權)人：國家納米科學中心，
類型：發(fā)明
國別省市：
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