[发明专利]线栅结构及其制造装置

说明书

技术领域

本发明属于线栅制造技术领域，具体地讲，涉及一种太赫兹波段的线栅结构及其制造装置。

背景技术

太赫兹波是位于0.3THz-30THz(其中，1THz＝10¹²Hz，波长约为10μm-1mm，光子能量约为1.2meV-120meV)频谱范围内的电磁波，它介于毫米波与红外波之间，是电子学向光子学过渡的区域，也是电磁波谱中一个很重要的波段。

与传统光源相比，太赫兹辐射源具有相干、低能、穿透能力强等独特、优异的特性，所以它在物理、化学、天文学、生命科学和医药科学等基础研究领域，以及安全检查、医学成像、环境监测、食品检验、射电天文、卫星通信和武器制导等应用研究领域均具有巨大的科学研究价值和广阔的应用前景。

近年来，随着真空电子技术、半导体微电子技术、超快激光技术以及非线性光学频率变换技术的飞速发展，太赫兹科学与应用技术已经成为国际研究的热点。

目前，太赫兹技术主要研究以下三个方面，即太赫兹源、功能器件和检测技术。功能器件是一个很重要的部分，其中，偏振器件作为一种常见的光学元件，在微波和可见光已被广泛使用。但早期，由于太赫兹波的产生和检测技术有限，人们对太赫兹波缺乏了解，使得对它的研究也很少。近年来，随着太赫兹技术的迅猛发展，其产生和检测技术也不断地成熟起来，对偏振器件的性能要求也越来越高。因此，设计制备高性能的太赫兹偏振器件(包括主动器件和被动器件)逐渐引起研究者的重视。

到现在为止，在太赫兹波段人们已经制备出多种多样的偏振器件，最常见的有两种：液晶偏振片和金属线栅型偏振片，而金属线栅型偏振片又包括无衬底偏振片和有衬底基的偏振片。其两者区别在于：有衬底基的偏振片由于衬底的影响，存在消光比不高，带宽窄，干涉严重的问题，于是，该领域的科研人 员通过不断研究希望获取高性能的太赫兹起偏器。

2008年，C.F.Hsieh等人利用液晶的双折射特征通过在熔融石英衬底上填充一层液晶，在磁场作用下定向排列，制备出Feussner型液晶偏振片，频率为0.2THz-1.0THz，消光系数高达40dB，但是液晶层和衬底很难压紧封装，且存在较大的干涉影响。而大多数金属线栅结构的太赫兹偏振器件都是在基底上加工制备出来(即有基底的偏振片)，起初的基底多采用半导体、石英等介电常数较大的经过刻蚀获得金属线栅，这样得到的线栅结构会引起较大的衬底折射率损失。为降低损耗和干涉，在低介电常数聚合物材料(如聚酯薄膜、高密度聚乙烯、低损耗聚乙烯、低密度聚乙烯等)表面上刻蚀金属线栅偏振器件逐渐成为研究者们的焦点。

为了避免基底材料的影响，消除干涉，制备出无基底金属线栅起偏器，可以获得更高的消光比和偏振度，是最为理想的金属线栅结构。尽管微波波段无基底支撑金属线栅的加工、制备工艺已经十分成熟，但对于太赫兹波段来说，无基底金属线栅偏振器件的制备还存在很多问题，例如：衬底折射率高，干涉较为严重，消光比偏低，器件性能还不能满足应用需求，且无基底支撑的样品易变形，加工难度较大等。因此，制备太赫兹波段无基底金属线栅偏振器并使其产业化对太赫兹技术的发展意义重大。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种线栅结构，其包括第一圆环、第二圆环以及多根金属线，其中，所述第一圆环和所述第二圆环彼此贴合在一起，所述多根金属线等间隔夹设于所述第一圆环和所述第二圆环之间，每根金属线横跨所述第一圆环和所述第二圆环的内圆。

进一步地，所述第一圆环和所述第二圆环通过固化剂彼此贴合在一起，并且所述多根金属线通过固化剂夹设于所述第一圆环和所述第二圆环之间。

本发明的另一目的还在于提供一种上述的线栅结构的制造装置，其包括：基准平台、支撑架、直线运动组件、线栅缠绕组件以及放线组件；所述直线运动组件和所述放线组件分别安装在所述基准平台上；所述支撑架安装在所述直线运动组件上，所述支撑架具有同轴的第一联轴器；所述线栅缠绕组件通过所述第一联轴器安装在所述支撑架中，且所述线栅缠绕组件能够进行旋转；所述直线运动组件带动所述支撑架以及所述线栅缠绕组件进行直线运动的方向平行 于所述第一联轴器的轴方向；所述放线组件的放线方向大致垂直于所述第一联轴器的轴方向。