本文介绍金纳米光栅的光学表征及二次、三次谐波变频效率研究。实验在800、1000和1100 nm共振波长下进行，二次谐波信号增强3个数量级，三次谐波信号增强3200倍。
摘要：为探索超越传统电子器件的光子技术，本研究聚焦金属纳米结构在亚波长尺度下的非线性光学特性。实验利用飞秒激光器激发金纳米光栅，重点分析了二次谐波（SH）与三次谐波（TH）的变频效率。结果表明，该结构实现了显著的非线性频谱转换增强，其中二次谐波信号增强3个数量级，三次谐波信号增强3200倍，为非线性光学应用提供了新思路。
随着人们对更紧凑、更经济、更高效的设备的兴趣日益浓厚，光子技术正在超越传统的电子设备。在这个范围内，为了找到合适的材料和几何形状，做出了巨大的努力。
在寻找具有高导电性的材料时，金属是常用选择；它们具有很强的反射率，因此它们主要用作平面反射镜。然而，近期的研究表明，具有周期性结构的金属光子器件显示出增强的反射特性，这为它们除了用作镜子之外的更多应用打开了新的窗口。
除了增强这些类型的器件的反射率外，使用金属材料进行非线性变频研究是一个新兴的主题。这可能是由于光子晶体的平行发展以及等离子体和介电超表面领域的出现。金属可以显著提高样品表面光学现象的效率，有助于对表面性质的重要见解的注意。
目前的研究是为了更好地理解金属纳米结构的基本物理性质，特别关注亚波长尺度下的二次谐波和三次谐波现象的分析。
分别在800、1000和1100 nm处研究了SH和TH信号，这三个波长对应于本研究中使用的金纳米光栅的共振波长。图1显示了实现的实验设置。
图1所示：纳米光栅非线性表征的实验装置
两种不同的钛蓝宝石激光器发射在fs范围内，在共振波长作为激发源。准直透镜将入射光和发射光聚焦在样品和检测器上。长通滤波器避免来自装置其他部分的残余光到达样品，并使用适当的滤波器组来确保基频和二次谐波信号到达检测器。沃拉斯顿偏振器将光分离成偏振成分（TM和TE），探测器由两个光电倍增管组成。
用非线性信号的能量与基本入射光束的能量之比来估计SH和TH信号的效率。结果表明，该方法对非线性频谱转换有很大的增强，对二次谐波信号有3个数量级的增强，对三次谐波信号有3200倍的增强。
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