本發(fā)明涉及納米光子學，特別涉及一種基于表面等離子體與諧振腔耦合的超快光譜測試裝載系統(tǒng)。

背景技術：

1、超快光譜測試系統(tǒng)是一種超快時間分辨“泵浦－探測”光譜技術，用于表征物質在亞皮秒至納秒量級時間尺度的動力學過程，從而對物質的光物理、光化學過程進行研究。

2、在泵浦－探測實驗中，物質能夠被激發(fā)的一個關鍵在于，物質對激發(fā)光具有一定強度的吸收能力，然而對于某些透明度極高的物質（如石墨烯透明度接近98%），就很難測得其超快光譜，不便于研究這類物質的超快特性。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種基于表面等離子體與諧振腔耦合的超快光譜測試裝載系統(tǒng)，通過表面等離子體與諧振腔的耦合提高其中的光與物質相互作用，進而研究其中物質的超快特性。

2、本發(fā)明提供一種基于表面等離子體與諧振腔耦合的超快光譜測試裝載系統(tǒng)及制備方法，包括：

3、基底；

4、表面等離子體模式產生結構，置于所述基底上，所述表面等離子體模式產生結構由二維金屬納米結構形成，所述二維金屬納米結構為金孔陣列或金光柵陣列狀的金屬膜；

5、耦合層，設于所述表面等離子體模式產生結構上方；

6、上層金屬膜，旋涂于所述耦合層上；

7、微腔結構，所述金屬膜與所述上層金屬膜形成所述微腔結構，所述微腔結構為法布里-珀羅諧振腔；

8、其中，所述耦合層包含待測樣品，所述耦合層厚度能夠被改變，用于調節(jié)所述表面等離子體模式產生結構與所述微腔結構之間，以及所述表面等離子體模式產生結構與待測樣品之間的耦合強度，所述表面等離子體模式產生結構與所述微腔結構耦合形成超快光譜測試裝載裝置，用于探測待測樣品的超快光譜。

9、可選的，所述基底上旋涂有光刻膠，所述金孔陣列圖案與所述金光柵陣列的圖案于所述光刻膠上刻蝕形成，金屬膜在所述光刻膠上沉積，形成所述金孔陣列和所述金光柵陣列。

10、可選的，所述金孔陣列中，孔的周期為400nm，直徑為165nm，深度為200nm，金屬膜的厚度為50nm。

11、可選的，所述金光柵陣列中，光柵的周期為400nm，占空比為0.4，金屬膜的厚度為50nm。

12、可選的，所述耦合層為聚乙烯醇水溶液，通過調節(jié)聚乙烯醇水溶液的濃度實現(xiàn)對所述耦合層厚度的調節(jié)。

13、可選的，待測樣品的超快光譜通過飛秒泵浦探測系統(tǒng)測量，以進行超快時間分辨瞬態(tài)吸收光譜測量。

14、可選的，所述飛秒泵浦探測系統(tǒng)包括：

15、飛秒激光器，所述飛秒激光器作為光源；

16、光束分束器，用于將所述飛秒激光器產生的飛秒激光束分為兩束，一束用于泵浦，另一束用于探測；

17、倍頻晶體，用于將泵浦光束通過所述倍頻晶體倍頻，得到泵浦脈沖；

18、樣品臺，用于放置所述基底；

19、光譜儀，用于接收探測光束，并記錄光束強度隨時間的變化；

20、數據采集系統(tǒng)，用于采集探測器信號，并進行數據分析。

21、可選的，數據分析包括：

22、反射光譜分析，通過分析有無泵浦光情況下反射光譜的變化，測量樣品的瞬態(tài)吸收變化。

23、基于金孔陣列的諧振腔通過以下步驟獲得：

24、s01：在基底上旋涂一層正性光刻膠；

25、s02：通過聚焦離子束刻蝕在正性光刻膠上制備所述金孔陣列圖案；

26、s03：將基底放入真空蒸發(fā)鍍膜機中，沉積一層金膜作為底鏡；

27、s04：在金膜上旋涂一層聚乙烯醇水溶液；

28、s05：在聚乙烯醇層上再次沉積一層金膜作為頂鏡。

29、基于金光柵陣列的諧振腔通過以下步驟獲得：

30、s11：在基底上旋涂一層正性光刻膠；

31、s12：通過雙光束干涉在正性光刻膠上制備金光柵陣列圖案；

32、s13：將基底放入真空蒸發(fā)鍍膜機中，沉積一層金膜作為底鏡；

33、s14：在金膜上旋涂一層聚乙烯醇水溶液；

34、s15：在聚乙烯醇層上再次沉積一層金膜作為頂鏡。

35、本發(fā)明實施例提供的技術方案與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：

36、本發(fā)明實施例提供的一種基于表面等離子體與諧振腔耦合的超快光譜測試裝載系統(tǒng)通過改變耦合層的厚度，用于實現(xiàn)調節(jié)表面等離子體模式產生結構與微腔結構之間，以及待測樣品之間的耦合強度。表面等離子體模式產生結構與微腔結構之間形成強耦合效應，從而表面等離子體模式產生結構與微腔結構耦合形成超快光譜測試裝載裝置，用于探測表面等離子體模式產生結構與微腔結構之間耦合層中物質的超快光譜，進而可研究其中物質的超快特性，實現(xiàn)對透明度極高的物質的超快光譜測試。

技術特征：

1.一種基于表面等離子體與諧振腔耦合的超快光譜測試裝載系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.如權利要求1所述的基于表面等離子體與諧振腔耦合的超快光譜測試裝載系統(tǒng)，其特征在于，所述基底(1)上旋涂有光刻膠，所述金孔陣列圖案與所述金光柵陣列的圖案于所述光刻膠上刻蝕形成，金屬膜在所述光刻膠上沉積，形成所述金孔陣列和所述金光柵陣列。

3.如權利要求2所述的基于表面等離子體與諧振腔耦合的超快光譜測試裝載系統(tǒng)，其特征在于，所述金孔陣列中，孔的周期為400nm，直徑為165nm，深度為200nm，金屬膜的厚度為50nm。

4.如權利要求2所述的基于表面等離子體與諧振腔耦合的超快光譜測試裝載系統(tǒng)，其特征在于，所述金光柵陣列中，光柵的周期為400nm，占空比為0.4，金屬膜的厚度為50nm。

5.如權利要求1所述的基于表面等離子體與諧振腔耦合的超快光譜測試裝載系統(tǒng)，其特征在于，所述耦合層(4)為聚乙烯醇水溶液，通過調節(jié)聚乙烯醇水溶液的濃度實現(xiàn)對所述耦合層(4)厚度的調節(jié)。

6.如權利要求1所述的基于表面等離子體與諧振腔耦合的超快光譜測試裝載系統(tǒng)，其特征在于，待測樣品的超快光譜通過飛秒泵浦探測系統(tǒng)測量，以進行超快時間分辨瞬態(tài)吸收光譜測量。

7.如權利要求6所述的基于表面等離子體與諧振腔耦合的超快光譜測試裝載系統(tǒng)，其特征在于，所述飛秒泵浦探測系統(tǒng)包括：

8.如權利要求7所述的基于表面等離子體與諧振腔耦合的超快光譜測試裝載系統(tǒng)，其特征在于，數據分析包括：

9.如權利要求1所述的基于表面等離子體與諧振腔耦合的超快光譜測試裝載系統(tǒng)，其特征在于，基于金孔陣列的諧振腔通過以下步驟獲得：

10.如權利要求1所述的基于表面等離子體與諧振腔耦合的超快光譜測試裝載系統(tǒng)，其特征在于，基于金光柵陣列的諧振腔通過以下步驟獲得：

技術總結
本發(fā)明涉及納米光子學技術領域，公開了一種基于表面等離子體與諧振腔耦合的超快光譜測試裝載系統(tǒng)，包括基底；表面等離子體模式產生結構，置于基底上，表面等離子體模式產生結構由二維金屬納米結構形成，二維金屬納米結構為金孔陣列或金光柵陣列狀的金屬膜；耦合層，設于所述表面等離子體模式產生結構上方；上層金屬膜，設于耦合層上；微腔結構，金屬膜與上層金屬膜形成微腔結構；其中，表面等離子體模式產生結構與微腔結構耦合形成超快光譜測試裝載裝置。能夠探測表面等離子體模式產生結構與微腔結構之間耦合層中物質的超快光譜，進而可研究其中物質的超快特性，實現(xiàn)對透明度極高的物質的超快光譜測試。

技術研發(fā)人員：岳圓圓
受保護的技術使用者：吉林財經大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/24