文献综述
自由电子激光器[1]（FEL）是当电子束通过周期性交变磁场时将相对论电子束的动能转换成电磁（EM）辐射的装置。自由电子激光器可以在电磁波谱的任何部分提供相干辐射。波长可以连续调谐，强度可以非常高，并且脉冲长度可以非常短。现如今，红外FEL在全球范围被用作用户设施，例如法国的CLIO[2] [3]，德国的FHI-FEL[4] [5]，荷兰的FELIX[6] [7]等。 FEL在远红外波段内特别有用，因为它们产生高功率激光脉冲，通常为峰值功率的兆瓦水平和宏脉冲能量高达数百兆焦的水平，并且可在大的波长范围内调节。
继大连相干光源（DCLS）[8]之后，2014年，在中国自然科学基金的资助下，红外激光基金能源化学项目FELiChEM获得批准。中国科技大学国家同步辐射实验室（NSRL）负责IR-FEL设备的设计，施工和调试。其核心器件是自由电子激光器（FEL），可产生2.5-200mu;m激光，用于光激发，光解离和光检测实验站。
为追求红外自由电子激光器更高的输出功率和更好的光束质量，设计制作金属网格耦合输出镜，金属网格耦合输出镜相比传统的小孔输出镜有很大的优势。
金属网栅输出耦合镜中的金属网栅是决定其THz透过率性质的关键因素，各国科学家很早就开始了对远红外波段金属网栅的理论研究，1951 年 Marcuvitz[9]首先提出利用等效电路模型研究条状网栅性质，Ulrich[10]等人把 他的研究结果发展到网状金属网栅并得到了很好的实验结果，后续 Whitbroun和 Compton[11]给出了计算电解质衬底上金属网栅的光学性质的公式。
1967年，Ulrich[10]首先提出了两种结构来研究金属网过滤器，金属网格网及其互补结构，这表明网格网格结构具有传输线理论的高通，而其互补结构显示出低通特性。由于金属网过滤器具有高透射率和更容易制造的过程，许多作者研究不同的几何结构以呈现不同的光谱响应。十字形是最受欢迎的带通几何之一。 Chase和Joseph系统地呈现了滤波器带宽，峰值位置和结构参数之间的关系。研究表明，主传输波长由横臂长度决定，十字架之间的耦合决定了带宽。
国内，对于大部分THz辐射源的应用场景，尽可能高的功率输出和光束质量同等重要。为提供最优化的EH11腔内模式的耦合，从而得到最大的功率和最好的高斯光束质量，2016年郭超[12]等研究人员设计和制作金属网栅输出耦合镜，相对传统的输出耦合镜技术具有很多优点。小孔输出耦合镜的优点在于制作简单、耐受功率较高，但由于中间小孔的存在会影响输出光束的质量，因此选择制作较为复杂的金属网栅输出耦合镜来获得更好的输出光束质量。
用于制造金属网过滤器的主要制造工艺是光刻，其中制备基板以接收光致抗蚀剂。在沉积该聚合物之后，必须烘烤样品，然后使用具有几何图案的掩模将其暴露于光源。
[1] 李和廷，贾启卡，张善才，王琳，杨永良.Design of FELiChEM, the first infrared free-electron laser user facility in China[J].中国物理C(英文版).2017,41(1)：195-201.
[2] J. M. Ortega, M. Bergher, R. Chaput et al, Nucl. Instrum. Methods A, 285: 97–103 (1989)
