太赫兹表面等离激元激发

THz表面等离激元(THz Surface Plasmon,TSP)的耦合也可以采用平行板波导方法实现,即将THz脉冲从金属平行板波导耦合到金属平板上而激发TSP。如图2-13(a)所示,实验测量了TSP在宽10 cm、厚51μm、不同长度、表面光滑但未抛光的铝片上的传播。最初自由传播的THz脉冲被三个硅光学器件L1～L3准直聚焦到波导中。平面柱面透镜L3在平行板波导的两个铝板之间的空气隙上将THz脉冲聚焦耦合到波导中。将铝片的延伸段放置在下平行板顶部的波导中,使TSP能有效地耦合到铝片上。

探测器探测到的THz脉冲由自由空间传输的THz脉冲和耦合到铝片表面的TSP脉冲组成。为了将这两个THz脉冲进行时间分离,将铝片向下弯曲形成2 mm深的弧线,如图2-13(a)所示。图2-13(b)中,上面的脉冲为测量到的自由空间传输的THz脉冲和延迟的TSP脉冲的叠加信号,其中延迟的TSP脉冲沿着铝片表面传输,比自由空间的路径长0.45 mm。为了滤除自由空间传输的THz脉冲,利用10 cm长的铝板垂直放置在弧线中间,铝板与弯曲板底部之间的狭缝距离为1.5 mm。图2-13(b)中,下面的脉冲为排除自由空间传输的THz脉冲影响后,测到的较弱的TSP脉冲信号,脉宽为0.74 ps,频谱如图2-13(d)所示,频谱的峰值频率为0.3 THz,频谱有效带宽延伸至1 THz。图2-13(c)为两个THz脉冲的叠加结果,表明10 cm长铝板挡板既有效去除了自由空间传输的THz脉冲,又没有引起TSP脉冲的衰减或畸变。

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图2-13

(a)实验装置示意图,L1、L2、L3分别为硅透镜;(b)上面的脉冲为自由空间传输的THz脉冲和延迟的TSP脉冲的叠加,下面的脉冲为添加挡板后在铝板表面传输的TSP脉冲;(c)两个THz脉冲的叠加;(d)TSP脉冲频谱