[發明專利]太赫茲光源芯片、光源器件、光源組件及其制造方法

有效

• 申請號: 201410479293.6
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN104466617B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 秦華;孫建東;黃永丹;鄭中信;吳東岷;蔡勇;張寶順
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01S1/02
• 分類號: H01S1/02
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 王美石;劉國偉

本發明提供一種太赫茲光源芯片、光源器件、光源組件及其制造方法，光源芯片包括：二維電子氣臺面；形成在二維電子氣臺面上的用于激發等離子體波的電極；形成在二維電子氣臺面下方的太赫茲諧振腔，諧振腔底面設置有全反射鏡；以及光柵，其形成在二維電子氣臺面上，用于將等離子體波模式與太赫茲諧振腔腔模相耦合，以產生太赫茲波發射。本發明利用太赫茲諧振腔腔模與光柵下二維電子氣內的等離子體波模式的強耦合形成等離極化激元，通過等離極化激元的電學激發產生太赫茲波發射，避免了依靠單個電子的高頻振蕩或單個電子的量子躍遷產生太赫茲發射存在頻率低或工作溫度低的問題，擴大了發射頻率范圍和工作溫度范圍。

技術領域

本發明涉及產生太赫茲輻射的技術，更具體地，涉及一種太赫茲光源芯片、光源器件、光源組件及其制造方法。

背景技術

太赫茲波(terahertz wave)是指頻率為0.1-10THz(1THz＝1000GHz＝10¹²Hz)、波長為30微米-3毫米的電磁波，處于電磁頻譜的毫米波波段和紅外光波段之間，舊稱亞毫米波或遠紅外。太赫茲波的輻射也稱為太赫茲輻射(terahertz radiation)。能夠產生太赫茲波輻射的器件或裝置稱為太赫茲光源(terahertz source)、太赫茲發射器(terahertzemitter)。

現有的產生太赫茲輻射的技術方案可以主要分為以下三大類：

第一類是電子學技術方案，就是通過電子的加速運動、在實空間或動量空間中的往復運動產生高頻電磁波輻射。這一類的太赫茲光源器件包括耿氏負阻振蕩器、共振隧穿二極管振蕩器、雪崩渡越二極管振蕩器和基于晶體管的振蕩器等電子器件或電路。電子學技術方案也包括將微波信號進行多次倍頻和功率放大產生太赫茲波輻射的技術方案。

第二類方案是光子學技術方案，就是利用電子在量子能級間的躍遷產生太赫茲波光子的發射。基于這一技術方案的太赫茲波光源有基于氣體分子轉動能級的氣體激光器和基于超晶格人工量子能級的量子級聯激光器。

第三類是光子學技術與電子學技術相結合的技術方案。主要有基于飛秒超短光脈沖的寬譜太赫茲光源及其泵浦探測技術，非線性光學整流和差頻技術。

此外，還存在一種基于等離子體波(plasma wave，也稱等離激元)實現太赫茲發射源的產生太赫茲輻射的技術方案，該技術方案既不同于基于單電荷運動電子學方案或單電荷能級躍遷的光子學方案，也不同于飛秒超短脈沖激發技術方案。