基于超表面的超薄太赫兹偏振偏转器

传统的偏振转换器件主要利用各向异性晶体，使光束在快轴与慢轴的传播产生相位延迟，从而改变光束的偏振性。而传统的偏振转换器也具有低效率、体积大、易碎、传输距离长、窄带宽等劣势。由于缺乏合适的自然界材料，如何对太赫兹波的偏振状态进行自由控制一直是一个难点。而超表面——一种人为设计材料，为研究新型太赫兹器件提供了一条重要途径。

武汉光电国家实验室激光与太赫兹功能实验室刘劲松教授带领硕士生莫伟成等人实现了工作频率为0.1THz的超表面偏振转换器。首先通过仿真实现了一种灵活控制太赫兹波偏振态的方法。超表面由子单元A和B组成，利用交错的子单元A和B分别控制Ey和Ex。通过改变互相交错的子单元A和B之间的补偿距离d，使光束A和光束B产生不同的相位延迟，灵活的对出射光的偏振状态进行控制。随后通过光刻与电子束蒸发技术制作样品，实验中实现了半波片的性能，证明了该方法的可行性。在结构设计中采用聚丙烯垫层材料使超表面变得非常柔韧，可以弯曲，更加适合未来的应用。

2016年6月13日，该研究成果“Ultrathin flexible terahertz polarization converter based on metasurfaces”发表在OSA旗下期刊Optics Express (Vol. 24, no. 12, pp. 13621-13627, 2016)杂志。该项研究得到国家自然科学基金（501100001809）和武汉市科技计划(20140101010009)的资助。

（a）太赫兹偏振转换器结构示意图 （b）出射光利萨如图形

来源：武汉光电国家实验室(筹)