【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微纳光学、超快光学和奇点光学领域，特别涉及一种基于一维倾斜光栅的时空光学涡旋发生器及其制备方法及其制备方法。
技术介绍
1、自然界中有很多类型的涡旋，它们广泛存在于各种时间尺度和空间尺度之中，例如宇宙中的引力涡旋、地球上的台风涡旋和海洋涡旋以及超流体中的量子涡旋等。这些涡旋的共同特征是都具有一个非平凡的拓扑结构。在光学中也存在涡旋，即光学涡旋，它是一种特殊的光场现象，指的是光束在传播过程中围绕方位角形成螺旋状的波前，并导致光束中心呈现出一个零强度奇点。这种光学涡旋沿着传播方向具有量子化的纵向轨道角动量。自其被发现以来，光学涡旋便引起了人们大量的关注和研究。它使我们对光有了更深入的了解，同时也促进了许多经典和量子领域的发展，包括光捕获、显微成像、激光通讯、信息加密以及光量子计算等领域。
2、与纵向轨道角动量不同，最近通过雕刻超快光脉冲的波前，人们在时空域中实现了一类新的光学涡旋，从而为光场的操纵提供了全新的自由度。这种时空光学涡旋具有垂直于脉冲传播方向的横向轨道角动量特征，能够在空间和时间维度上同时介导能量的流动。最初，时空光学涡旋是利用极高功率的脉冲与空气之间的非线性相互作用来产生的。后来，它们被发现也存在于多色波包中，这些多色波包需要由包含空间光调制器或螺旋相位片的时频光脉冲整形系统来调制。尽管在生成时空光学涡旋方面取得了显著进展，但现有的这些方法要么依赖于低效的非线性效应，要么需要庞大而复杂的脉冲整形系统。因此，在紧凑且易于制造的平台上实验产生时空光学涡旋仍然是一个巨大的挑战。
3、专利
4、本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种由一维倾斜光栅组成的微米级尺寸的时空光学涡旋发生器及其制备方法。
5、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于一维倾斜光栅的时空光学涡旋发生器，包括衬底和设置在衬底上的一维倾斜光栅，当入射光脉冲通过所述一维倾斜光栅时，在共振频率附近呈现出一个孤立透射零值奇点，所述透射零值奇点在ω-kx空间中产生了一个螺旋相位，同时可以在τ-x域中产生时空光学涡旋。
6、进一步的，衬底的材料采用低折射率介质材料
7、进一步的，衬底的材料采用二氧化硅。
8、进一步的，一维倾斜光栅的材料采用硅。
9、进一步的，一维倾斜光栅倾斜角度大于0度，小于90度。
10、一种根据上述基于一维倾斜光栅的时空光学涡旋发生器的制备方法，包括以下步骤：
11、(1)利用等离子体增强化学气相沉积技术在衬底上沉积了一层光栅材料，用氧等离子体清洗光栅材料表面以增强附着力，然后在光栅材料上旋涂电子束光刻胶；
12、(2)将步骤(1)得到的样品在热板上烘烤后，在光刻胶上旋涂抗充电导电聚合物，并继续在在热板上烘烤；
13、(3)利用电子束光刻系统在30kev的加速电压下在光刻胶中定义一维倾斜光栅图案，并在乙酸己酯中进行显影；
14、(4)利用电子束蒸发设备在光刻胶上沉积30nm厚的al层，并立即在80℃的n-甲基吡咯烷酮中进行剥离过程；
15、(5)在蚀刻过程中将样品放置在一个定制楔形支架上，然后使用cf4化学反应离子蚀刻将图案从al层转移到光栅材料层；
16、(6)用铝蚀刻剂去除残留的铝掩膜，得到一维倾斜光栅的时空光学涡旋发生器。
17、进一步的，定制楔形支架的形状与要制备的一维倾斜光栅形状相同，采用熔融二氧化硅制成。
18、本专利技术公开了由一维倾斜光栅组成的微米级尺寸的时空光学涡旋发生器。该器件在动量-频率空间支持一个孤立的零值奇点，允许时空光学涡旋的非定域产生，而无需对入射光脉冲进行时间-频率-时间的变换或空间位置的对准。这种方法大大简化了装置并提高了生成效率，从而为使用集成化的芯片级平台进行超快脉冲的复杂控制铺平了道路。
技术实现思路
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1.一种基于一维倾斜光栅的时空光学涡旋发生器，其特征在于：包括衬底和设置在衬底上的一维倾斜光栅，当入射光脉冲通过所述一维倾斜光栅时，在共振频率附近呈现出一个孤立透射零值奇点，所述透射零值奇点在ω-kx空间中产生了一个螺旋相位，同时可以在τ-x域中产生时空光学涡旋。
2.根据权利要求1所述的基于一维倾斜光栅的时空光学涡旋发生器，其特征在于：所述衬底的材料采用低折射率介质材料。
3.根据权利要求1所述的基于一维倾斜光栅的时空光学涡旋发生器，其特征在于：所述衬底的材料采用二氧化硅。
4.根据权利要求1所述的基于一维倾斜光栅的时空光学涡旋发生器，其特征在于：所述一维倾斜光栅的材料采用硅。
5.根据权利要求1所述的基于一维倾斜光栅的时空光学涡旋发生器，其特征在于：所述一维倾斜光栅倾斜角度大于0度，小于90度。
6.一种根据权利要求1至5任一所述基于一维倾斜光栅的时空光学涡旋发生器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述定制楔形支架的形状与要制备的一维倾斜光栅形状相同，采
...【技术特征摘要】
1.一种基于一维倾斜光栅的时空光学涡旋发生器，其特征在于：包括衬底和设置在衬底上的一维倾斜光栅，当入射光脉冲通过所述一维倾斜光栅时，在共振频率附近呈现出一个孤立透射零值奇点，所述透射零值奇点在ω-kx空间中产生了一个螺旋相位，同时可以在τ-x域中产生时空光学涡旋。
2.根据权利要求1所述的基于一维倾斜光栅的时空光学涡旋发生器，其特征在于：所述衬底的材料采用低折射率介质材料。
3.根据权利要求1所述的基于一维倾斜光栅的时空光学涡旋发生器，其特征在于：所述衬底的材料采用二氧化硅。
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