近期，中國科學院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室激光微納加工研究團隊在飛秒激光打印太赫茲(zi) 超表麵研究方麵取得進展。團隊通過空間光調製器對飛秒激光進行空間整形，打印了基於(yu) 膠囊型的太赫茲(zi) 全息超表麵，實現了太赫茲(zi) 全息超表麵的偏振複用功能。相關(guan) 研究以“Beam－shaped femtosecond laser printing of quasi－capsule－shaped holographic terahertz metasurfaces”為(wei) 題發表於(yu) Optics Letters。

超表麵可以在亞(ya) 波長量級實現對太赫茲(zi) 波的靈活調控，有效地促進了太赫茲(zi) 係統的集成化和小型化發展。但傳(chuan) 統的太赫茲(zi) 超表麵製備技術存在效率低、步驟繁瑣、成本高昂、對環境要求高等諸多缺點，阻礙了太赫茲(zi) 超表麵的工業(ye) 化發展。因此，迫切需要一種高精度、高效率的製造方案，實現太赫茲(zi) 超表麵的快速打印。

圖1 （a）偏振複用太赫茲(zi) 超表麵示意圖，水平方向膠囊形孔徑對X偏振太赫茲(zi) 波（0．8THz）的（b）振幅透過率和（d）相位延遲，對Y偏振太赫茲(zi) 波（0．8THz）的（c）振幅透過率和（e）相位延遲，（f）水平方向膠囊形孔徑、垂直方向膠囊形孔徑、圓孔示意圖。

研究團隊提出一種基於(yu) 空間整形的飛秒激光打印太赫茲(zi) 超表麵方法。該方法采用空間光調製器對飛秒激光進行空間整形，通過加載不同的全息圖，及對激光器和位移台的協同控製，成功地打印出一係列具有不同形貌結構的膠囊形孔徑。基於(yu) 膠囊形孔徑與(yu) 加工參數、全息圖的對應關(guan) 係，利用伯奇編碼實現了膠囊形孔徑的選取和排布。最終，利用空間整形飛秒激光打印平台快速打印出了可偏振複用的太赫茲(zi) 全息超表麵。通過仿真和實驗表征，打印的超表麵在不同線偏振太赫茲(zi) 波入射時可以重建出不同再現像的功能，這可以用於(yu) 信息的存儲(chu) 與(yu) 加密。該工作驗證了飛秒激光打印太赫茲(zi) 超表麵的可行性，也為(wei) 緊湊型太赫茲(zi) 功能器件的工業(ye) 化製備提供了新途徑。

此項工作得到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金的支持。

圖2 （a）製備的太赫茲(zi) 超表麵的光學顯微圖像，（b）四種孔徑對不同極化太赫茲(zi) 波的振幅透過率，（c）太赫茲(zi) 超表麵全息圖像的模擬與(yu) 實驗重建。