Intense THz second harmonic generation in double resonant microcavity using wire grid

使用线栅在双谐振微腔中产生强烈的太赫兹二次谐波

基本信息

批准号：
22K04968
负责人：
鶴町徳昭
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kagawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の目的は，2次の非線形性を有するメタマテリアルを含む二重共鳴微小共振器を用いたTHz波のSHGの実現，及び2次の非線形分極と微小共振器中の光の強結合の観測である．今年度は，まず2次の非線形性を示すメタマテリアルの候補として，可視域においてSHGの実績があるL字型メタマテリアルの検討を行った．これは金属細線(カットワイヤ)を直交させた構造となっており，2つの振動子が結合したBorn-Khunモデルで解析することができる．この構造に対してFDTD解析を行い，直線偏光二色性および円偏光二色性が発現することを確認した．また，実際にテラヘルツ帯で応答するL字型メタマテリアルをフォトリソグラフィー法およびリフトオフプロセスにより作製し，THz時間領域分光法により透過測定した．その結果，ほぼ設計通りの試料の作製に成功した．測定結果よりカットワイヤの結合に起因した2つの共鳴の存在が確認できた．次に二重共鳴微小共振器の鏡として機能する直交WG構造の解析を行った．その結果，この構造においては基本波とSH波の閉じ込めが可能であるのみならず，利き手保存鏡として機能することを見出した．これは通常の鏡では不可能な，反射における円偏光のヘリシティ保存が可能な構造であり，本研究の目的以外にも非常に有用であることが分かった．さらに光学測定の準備として，モード同期フェムト秒レーザー発振器，およびフェムト秒再生増幅システムを光源とするTHz時間分解分光系の構築に着手した．

本研究的目的是利用含有二阶非线性超材料的双谐振微谐振器实现太赫兹波的SHG，并减少微谐振器中的二阶非线性偏振和光的强耦合。。今年，我们首先研究了 L 形超材料，它在可见光范围内具有二次谐波的良好记录，作为表现出二阶非线性的超材料的候选者。它具有细金属线（切割线）正交交叉的结构，可以使用两个振荡器耦合的 Born-Khun 模型进行分析。对该结构进行FDTD分析，确认显示线性二色性和圆二色性。此外，利用光刻和剥离工艺制造了一种在太赫兹波段响应的L形超材料，并使用太赫兹时域光谱测量了其透射率。结果，我们成功地制作了几乎符合设计的样品。测量结果证实了由切割线的粘合引起的两个共振的存在。接下来，我们分析了用作双谐振微谐振器镜子的正交 WG 结构。结果，我们发现这种结构不仅可以限制基波和SH波，而且还可以起到右手性保持镜的作用。这种结构能够在反射时保留圆偏振光的螺旋性，这是普通镜子不可能实现的，而且事实证明，它对于本研究目的以外的目的非常有用。此外，为了准备光学测量，我们开始构建太赫兹时间分辨光谱系统，使用锁模飞秒激光振荡器和飞秒再生放大系统作为光源。