[发明专利]双层介质-金属光栅结构的太赫兹波偏振转换与单向传输器件

权利要求书

1.一种双层介质-金属光栅结构的太赫兹波偏振转换与单向传输器件，其特征在于，所述器件包括介质光栅层(1)、介质衬底层(2)、金属光栅层(3)，介质光栅层(1)和金属光栅层(3)分别位于介质衬底层(2)两侧，介质光栅层(1)为所述器件的正面，金属光栅层(3)为反面，介质光栅层(1)的光栅取向相对于金属光栅层(6)的光栅取向的夹角为45°。

2.根据权利要求1所述的双层介质-金属光栅结构的太赫兹波偏振转换与单向传输器件，其特征在于，金属光栅和介质光栅均为亚波长光栅，即它们的光栅周期均小于入射光波长。

3.根据权利要求1所述的双层介质-金属光栅结构的太赫兹波偏振转换与单向传输器件，其特征在于，介质光栅层(1)是在介质衬底层(2)上刻蚀获得的周期性排列的栅脊(4)和栅槽(5)组成的浮雕型光栅结构，一组栅脊和栅槽为一个光栅周期，光栅周期50μm-100μm，栅脊和栅槽宽度比在1∶2到2∶1之间，栅槽深度大于100μm，栅脊侧壁垂直度大于85°。

4.根据权利要求1所述的双层介质-金属光栅结构的太赫兹波偏振转换与单向传输器件，其特征在于，介质衬底层(2)厚度100μm-400μm，是小于入射光波长的亚波长尺度，衬底材料为高电阻率的电介质或半导体。

5.根据权利要求1所述的双层介质-金属光栅结构的太赫兹波偏振转换与单向传输器件，其特征在于，金属光栅层(3)是由在介质衬底层(2)另一侧镀上周期性间隔排列的金属栅条(6)组成金属线栅，金属栅条厚度为100nm-500nm，光栅周期10μm-30μm，金属栅条占光栅周期之比不小于50％，金属栅条的金属材料为金或铜。

6.根据权利要求1至5所述的双层介质-金属光栅结构的太赫兹波偏振转换与单向传输器件，其特征在于，介质光栅层(1)对太赫兹波具有人工双折射特性，起到偏振变换的作用，金属光栅层(3)对太赫兹波起到高偏振度的起偏作用，同时由于介质光栅层(1)于金属光栅层(3)在亚波长的介质衬底层(2)之间发生局域共振和模式耦合效应，获得高偏振转换率和单向传输隔离度以及大的工作带宽。

7.根据权利要求1至5所述的双层介质-金属光栅结构的太赫兹波偏振转换与单向传输器件，其特征在于，该器件使用时入射线偏振光(7)的偏振方向应与介质光栅脊(4)成45°角，同时与金属光栅条(6)成0°，当入射光从所述器件正面入射介质光栅层(1)，可以通过器件，透过率超过90％，出射光仍为线偏振光，偏振态转过90°，偏振转换率大于95％；当偏振方向与金属光栅条(6)成0°的入射光从所述器件反面入射金属光栅层(3)，透过率小于2％，单向传输隔离度大于30dB。