[发明专利]一种光驱动太赫兹开关机构、太赫兹源及生成方法

说明书

本申请公开了一种光驱动太赫兹开关机构、太赫兹源及生成方法，解决了现有技术中非金属基底效率低、存在频谱间隙和损伤阈值低的问题。光驱动太赫兹开关机构，包含太赫兹自旋开关、共面波导传输结构和基底。太赫兹自旋开关和共面波导传输结构设置在基底上。共面波导传输结构包含信号线分别连接在太赫兹自旋开关的两端。地线平行于信号线轴向设置在信号线和太赫兹自旋开关两侧。太赫兹自旋开关包含铁磁层和非铁磁层。非铁磁层远离铁磁层一侧固定连接在基底上。本申请使用新铁磁材料与自旋霍尔材料，光电转换效率也远高于传统的晶体非线性效应。热稳定性也极为优异。同时，对飞秒激光的波长没有选择性，不需要选用特定的激励激光，应用面更加广泛。

技术领域

本申请涉及无线电计量和测试技术领域，尤其涉及一种光驱动太赫兹开关机构、太赫兹源及生成方法。

背景技术

太赫兹波通常是指频率在(0.1～10)THz范围内的电磁波。太赫兹波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，具有宽带性、方向性、有选择的传输穿透性、指纹特性等独特性质，所以基于太赫兹原理的测量系统在宽带通信、医学成像、无损检测、安检等领域具有很高的应用价值。

太赫兹源是太赫兹测量系统中的重要组成部件，从目前应用的角度看，光驱动式太赫兹开关是太赫兹源最常用的形式之一。传统的光驱动式太赫兹开关通过光电导效应、光整流效应以及电光效应等原理实现，这类效应往往需要使用非金属基底来产生太赫兹信号，而非金属基底在太赫兹频段的吸收效应会导致其光电转换效率受限，同时还会导致太赫兹频谱中出现频谱间隙。不仅如此，这类非金属基底由于其本身损伤阈值不高，在长时间的工作下还会因热稳定性问题导致其产生的太赫兹信号波形出现畸变。传统的光驱动式太赫兹开关还需要根据其使用的非金属基底材料来选择相应激光的波长与偏振态，否则会因波长与偏振态的不匹配导致光电转换效率过低。

发明内容

本申请实施例提供一种光驱动太赫兹开关机构、太赫兹源及生成方法，解决了现有技术中非金属基底效率低、存在频谱间隙和损伤阈值低的问题。

本申请实施例提供一种光驱动太赫兹开关机构，包含太赫兹自旋开关、共面波导传输结构和基底。所述太赫兹自旋开关和共面波导传输结构设置在基底上。所述共面波导传输结构包含信号线和地线。两个所述信号线分别连接在太赫兹自旋开关的两端。两个所述地线平行于信号线轴向设置在信号线和太赫兹自旋开关两侧。所述太赫兹自旋开关为分层结构，包含铁磁层和非铁磁层。所述非铁磁层远离铁磁层一侧固定连接在基底上。

优选地，所述铁磁层材质为CoFeB。

优选地，所述非铁磁层材质为铂(Pt)。

优选地，所述共面波导传输结构是贴在基底上的金(Au)层。

优选地，所述基底材质为氧化镁(001)晶体。

优选地，所述铁磁层和非铁磁层厚度相同。

本申请实施例还提供一种太赫兹源，包含激光源和磁场源，还包含上述任意一项实施例所述光驱动太赫兹开关机构。所述激光源，用于向铁磁层垂直入射飞秒激光辐射。所述磁场源，用于提供垂直于飞秒激光辐射入射方向和信号线轴向穿过太赫兹自旋开关的磁场。

优选地，所述磁场源包含第一磁铁和第二磁铁。所述第一磁铁和第二磁铁分别位于光驱动太赫兹开关机构两侧。

另一方面，本申请实施例还提供一种太赫兹源生成方法，使用上述任意一项实施例所述太赫兹源。包含步骤：

开启磁场源，对光驱动太赫兹开关机构施加横向磁场，使铁磁层磁场饱和。

开启激光源将飞秒激光辐射汇聚到铁磁层表面。

产生沿共面波导传输结构传输的太赫兹信号。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：