[發明專利]具有周期性通孔微結構的太赫茲超表面結構及其制備方法

在審

• 申請號: 202210024121.4
• 申請日: 2022-01-11
• 公開（公告）號: CN114374095A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 黃異;曾秋銘;鐘舜聰;林廷玲;鐘宇杰
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H05K3/02;G02B1/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學俊

1.一種具有周期性通孔微結構的太赫茲超表面結構，其特征在于：由兩個形狀尺寸大小相同的矩形孔作為一個單元陣列，并周期性陣列排布而成。

2.根據權利要求1所述的具有周期性通孔微結構的太赫茲超表面結構，其特征在于：厚度為10 μm；所述矩形孔的長度為150 μm，寬度為30 μm，兩個矩形孔在邊長為180 μm的正方形單元中以中心點對稱分布，兩個孔的中心線距離為90 μm。

3.根據權利要求1所述的具有周期性通孔微結構的太赫茲超表面結構，其特征在于：材質為鋁。

4.根據權利要求1或2所述的具有周期性通孔微結構的太赫茲超表面結構的制備方法，其特征在于：采用飛秒激光直寫技術，在薄膜金屬上直接進行加工；并運用高倍數的聚焦物鏡縮小燒蝕面積從而減小加工誤差。

5.根據權利要求4所述的具有周期性通孔微結構的太赫茲超表面結構的制備方法，其特征在于：首先在樣品保持架上貼上鋁箔制成樣品，而后飛秒激光通過一系列光學器件以及A3200運動控制軟件控制的三軸加工平臺，最終聚焦在樣品上進行飛秒激光燒蝕，形成周期性表面結構。

6.根據權利要求5所述的具有周期性通孔微結構的太赫茲超表面結構的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：在樣品保持架上涂上固體膠，將剪裁后的鋁箔壓平后平整地貼在樣品保持架上，并延展鋁箔使鋁箔在樣品保持架上保持平整，而后在四周施力加強鋁箔貼合，制成樣品；

步驟S2：將步驟S1的樣品放置于三軸加工樣品臺上，在計算機上啟動A3200運動控制軟件，調整設備參數將位移傳感精度調至0.01 mm/s以下，并打開空壓機，保持Z軸方向上的施力促使Z軸穩定移動，在A3200運動控制軟件先后對X軸、Y軸、Z軸進行調零；

步驟S3：將100倍聚焦物鏡安裝在步驟S2中已調試好的三軸加工平臺上，通過CCD相機反饋的圖象情況調整Z軸移動，使飛秒激光焦斑聚焦在鋁箔樣品表面上；

步驟S4：完成步驟S3后，準備開始進行飛秒激光燒蝕加工，打開控制飛秒激光加工激光同步通斷的激光加工快門電源和激光安全快門電源，通過激光加工快門的同步通斷實現飛秒激光在樣品表面燒蝕不同結構的復雜實體，先在步驟S3中的控制監測軟件界面打開安全快門，而后打開COHERENT公司生產的VITARA飛秒激光器，調整好光路，取消激光遮擋；

步驟S5：在步驟S2中的A3200運動控制軟件界面編寫加工程序，完成編寫后再次檢查激光對焦情況，之后開始加工；在加工過程中，由于樣品制造存在一定誤差，通過觀察控制及監測軟件界面的成像情況，手動調節焦斑位置保持在樣品表面上，防止失焦影響加工精度；在飛秒激光燒蝕加工過程中，加工產生的濺射材料粉末容易污染鏡頭以及其他未加工表面，利用小型風扇適時清理超材料表面的材料粉末，防止成像模糊或無法觀察到加工表面形貌情況；

步驟S6：加工結束后，所加工的超材料尺寸達到微米級別，加工表面上存在許多未及時脫落的切除部分，利用軟毛刷輕輕刮除加工表面的材料粉末及碎屑，最終獲得太赫茲頻段支持的表面等離子體共振的超材料。

7.根據權利要求6所述的具有周期性通孔微結構的太赫茲超表面結構的制備方法，其特征在于：在步驟S1中，選用規格為4×4 mm、厚度10 μm的鋁箔紙作為待加工材料；所述樣品保持架由3D打印機制造，尺寸規格為50×50×3 mm，中間鏤空一個尺寸為30×30×3 mm的正方體；在步驟S2中，所述樣品臺選用表面尺寸為110×130 mm的微孔陶瓷真空吸附臺；所述空壓機選用型號為KJ550-5L的達爾拓背包式空壓機，用以向Z軸施力并保持Z軸在豎直方向上穩定。