多種空氣孔鏤空平板結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多種空氣孔鏤空平板結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器。它包括孔狀鏤空平板、二維周期排列的第一空氣孔和第二空氣孔、第一直線波導(dǎo)、第二直線波導(dǎo)、橢圓空氣孔波導(dǎo)、信號(hào)輸入端、第一信號(hào)輸出端、第二信號(hào)輸出端，信號(hào)從信號(hào)輸入端輸入，第一信號(hào)輸出端輸出TM波，第二信號(hào)輸出端輸出TE波，獲得偏振分束性能。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分束率高，尺寸小，成本低、易于集成等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
多種空氣孔鏤空平板結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及太赫茲波分束器，尤其涉及一種多種空氣孔鏤空平板結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在電磁波譜上介于發(fā)展已相當(dāng)成熟的毫米波和紅外光之間的太赫茲波無疑是一個(gè)親新的研究領(lǐng)域。太赫茲波頻率0.1?1THz，波長(zhǎng)為30μηι?3mm。長(zhǎng)期以來，由于缺乏有效的太赫茲波產(chǎn)生和檢測(cè)方法，與傳統(tǒng)的微波技術(shù)和光學(xué)技術(shù)相比較，人們對(duì)該波段電磁輻射性質(zhì)的了解甚少，以至于該波段成為了電磁波譜中的太赫茲空隙。隨著太赫茲輻射源和探測(cè)技術(shù)的突破，太赫茲獨(dú)特的優(yōu)越特性被發(fā)現(xiàn)并在材料科學(xué)、氣體探測(cè)、生物和醫(yī)學(xué)檢測(cè)、通信等方面展示出巨大的應(yīng)用前景。可以說太赫茲技術(shù)科學(xué)不僅是科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的重要基礎(chǔ)問題，又是新一代信息產(chǎn)業(yè)以及基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展的重大需求。高效的太赫茲輻射源和成熟的檢測(cè)技術(shù)是推動(dòng)太赫茲技術(shù)科學(xué)發(fā)展和應(yīng)用的首要條件，但太赫茲技術(shù)的廣泛應(yīng)用離不開滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域要求的實(shí)用化功能器件的支撐。在太赫茲通信、多譜成像、物理、化學(xué)等眾多應(yīng)用系統(tǒng)中，對(duì)太赫茲波導(dǎo)、開關(guān)、偏振分束器、濾波及功分等功能器件的需求是迫切的。
[0003]太赫茲波偏振分束器是一類重要的太赫茲波功能器件，近年來太赫茲波偏振分束器已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。然而現(xiàn)有的太赫茲波偏振分束器大都存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、偏振分束效率低、成本高等諸多缺點(diǎn)，所以研究結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、偏振分束效率高、成本低、尺寸小，具有可調(diào)性能的太赫茲波偏振分束器意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、偏振分束效率高的太赫茲波偏振分束器。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]—種多種空氣孔鏤空平板結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，包括第一空氣孔、第二空氣孔、橢圓空氣孔、第一直線波導(dǎo)、第二直線波導(dǎo)、橢圓空氣孔波導(dǎo)、信號(hào)輸入端、第一信號(hào)輸出端、第二信號(hào)輸出端、鏤空平板;鏤空平板設(shè)有呈等邊三角形交錯(cuò)周期排列的第一空氣孔和第二空氣孔，通過移除部分空氣孔得到了第一直線波導(dǎo)和第二直線波導(dǎo)，橢圓空氣孔波導(dǎo)由4個(gè)橢圓空氣孔組成，第一直線波導(dǎo)和第二直線波導(dǎo)呈垂直分布，第一直線波導(dǎo)的上端與第二直線波導(dǎo)的右端相連，橢圓空氣孔波導(dǎo)與第一直線波導(dǎo)在同一條直線上，橢圓空氣孔波導(dǎo)下端與第一直線波導(dǎo)的上端相連，第一直線波導(dǎo)的下端設(shè)有信號(hào)輸入端，第二直線波導(dǎo)的左端設(shè)有第一信號(hào)輸出端，橢圓空氣孔波導(dǎo)的上端設(shè)有第二信號(hào)輸出端，信號(hào)從信號(hào)輸入端輸入，第一信號(hào)輸出端輸出TM波，第二信號(hào)輸出端輸出TE波，獲得偏振分束性會(huì)K。
[0007]太赫茲波偏振分束器的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)可做如下優(yōu)選:所述的孔狀鏤空平板的材料為硅，折射率為3.45。所述的第一空氣孔的半徑為29?30μπι，第二空氣孔的半徑為39?40μm，相鄰的第一空氣孔之間圓心的距離為128?129μπι，相鄰的第二空氣孔之間圓心的距離為222?223μπι，相鄰的第一空氣孔和第二空氣孔之間圓心的距離為128?129μπι。所述的橢圓空氣孔的長(zhǎng)軸為62?63μπι，短軸為36?37μπι，相鄰橢圓空氣孔中心之間的距離為222?223μmD
[0008]本發(fā)明的多種空氣孔鏤空平板結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，偏振分束效率高，尺寸小，體積小，便于制作，可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，滿足在太赫茲波成像、醫(yī)學(xué)診斷、太赫茲波通信等領(lǐng)域應(yīng)用的要求。
【附圖說明】
[0009]圖1是多種空氣孔鏤空平板結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的三維維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是多種空氣孔鏤空平板結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的二維維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3是多種空氣孔鏤空平板結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器輸入頻率為ITHz時(shí)，輸入太赫茲波為TM波時(shí)的穩(wěn)態(tài)電場(chǎng)分布圖；
[0012]圖4是多種空氣孔鏤空平板結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器輸入頻率為ITHz時(shí)，輸入太赫茲波為TE波時(shí)的穩(wěn)態(tài)電場(chǎng)分布圖；
[0013]圖5是多種空氣孔鏤空平板結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器第一信號(hào)輸出端輸出功率曲線；
[0014]圖6是多種空氣孔鏤空平板結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器第二信號(hào)輸出端輸出功率曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1和2所不，一種多種空氣孔鏤空平板結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，包括第一空氣孔1、第二空氣孔2、橢圓空氣孔3、第一直線波導(dǎo)4、第二直線波導(dǎo)5、橢圓空氣孔波導(dǎo)6、信號(hào)輸入端7、第一信號(hào)輸出端8、第二信號(hào)輸出端9、鏤空平板10;鏤空平板10設(shè)有呈等邊三角形交錯(cuò)周期排列(即如圖1所示，任意相鄰的2個(gè)第一空氣孔和I個(gè)第二空氣孔的圓心連線形成等邊三角形)的第一空氣孔I和第二空氣孔2，通過移除部分空氣孔得到了第一直線波導(dǎo)4和第二直線波導(dǎo)5，橢圓空氣孔波導(dǎo)6由4個(gè)橢圓空氣孔3組成，第一直線波導(dǎo)4和第二直線波導(dǎo)5呈垂直分布，第一直線波導(dǎo)4的上端與第二直線波導(dǎo)5的右端相連，橢圓空氣孔波導(dǎo)6與第一直線波導(dǎo)4在同一條直線上，橢圓空氣孔波導(dǎo)6下端與第一直線波導(dǎo)4的上端相連，第一直線波導(dǎo)4的下端設(shè)有信號(hào)輸入端7，第二直線波導(dǎo)5的左端設(shè)有第一信號(hào)輸出端8，橢圓空氣孔波導(dǎo)6的上端設(shè)有第二信號(hào)輸出端9，信號(hào)從信號(hào)輸入端7輸入，第一信號(hào)輸出端8輸出TM波，第二信號(hào)輸出端9輸出TE波，獲得偏振分束性能。
[0016]所述的孔狀鏤空平板10的材料為硅，折射率為3.45。所述的第一空氣孔I的半徑為29?30μηι，第二空氣孔2的半徑為39?40μηι，相鄰的第一空氣孔I之間圓心的距離為128?129μπι，相鄰的第二空氣孔2之間圓心的距離為222?223μπι，相鄰的第一空氣孔I和第二空氣孔2之間圓心的距離為128?129μπι。所述的橢圓空氣孔3的長(zhǎng)軸為62?63μπι，短軸為36?37μm，相鄰橢圓空氣孔3中心之間的距離為222?223μπι。
[0017]實(shí)施例1
[0018]本實(shí)施例中，太赫茲波偏振分束器的結(jié)構(gòu)亦如前所述(圖1和2)，具體結(jié)構(gòu)在此不再贅敘。太赫茲波偏振分束器的結(jié)構(gòu)參數(shù)具體為:孔狀鏤空平板的材料為硅，折射率為3.45。第一空氣孔的半徑為29.5μπι，第二空氣孔的半徑為39.8μπι，相鄰的第一空氣孔之間圓心的距離為128.4μπι，相鄰的第二空氣孔之間圓心的距離為222.4μπι，相鄰的第一空氣孔和第二空氣孔之間圓心的距離為128.4μπι。橢圓空氣孔的長(zhǎng)軸為62μπι，短軸為36.97μπι，相鄰橢圓空氣孔中心之間的距離為222.4μπι。輸入太赫茲波頻率為ITHz時(shí)且輸入太赫茲波為TM波時(shí)的穩(wěn)態(tài)電場(chǎng)分布圖如圖3所示，輸入太赫茲波頻率為ITHz時(shí)且輸入太赫茲波為TE波時(shí)的穩(wěn)態(tài)電場(chǎng)分布圖如圖4所示，多種空氣孔鏤空平板結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的第一信號(hào)輸出端的TM波、TE波功率曲線如圖5所示;多種空氣孔鏤空平板結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的第二信號(hào)輸出端的TE波、TM波功率曲線如圖6所示。可以看出，第一信號(hào)輸出端輸出是TM波，而第二信號(hào)輸出端輸出的是TE波，實(shí)現(xiàn)了偏振分束功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多種空氣孔鏤空平板結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于包括第一空氣孔(I)、第二空氣孔(2)、橢圓空氣孔(3)、第一直線波導(dǎo)(4)、第二直線波導(dǎo)(5)、橢圓空氣孔波導(dǎo)(6)、信號(hào)輸入端(7)、第一信號(hào)輸出端(8)、第二信號(hào)輸出端(9)、鏤空平板(10);鏤空平板(10)設(shè)有呈等邊三角形交錯(cuò)周期排列的第一空氣孔(I)和第二空氣孔(2)，通過移除部分空氣孔得到了第一直線波導(dǎo)(4)和第二直線波導(dǎo)(5)，橢圓空氣孔波導(dǎo)(6)由4個(gè)橢圓空氣孔(3)組成，第一直線波導(dǎo)(4)和第二直線波導(dǎo)(5)呈垂直分布，第一直線波導(dǎo)(4)的上端與第二直線波導(dǎo)(5)的右端相連，橢圓空氣孔波導(dǎo)(6)與第一直線波導(dǎo)(4)在同一條直線上，橢圓空氣孔波導(dǎo)(6)下端與第一直線波導(dǎo)(4)的上端相連，第一直線波導(dǎo)(4)的下端設(shè)有信號(hào)輸入端(7)，第二直線波導(dǎo)(5)的左端設(shè)有第一信號(hào)輸出端(8)，橢圓空氣孔波導(dǎo)(6)的上端設(shè)有第二信號(hào)輸出端(9)，信號(hào)從信號(hào)輸入端(7)輸入，第一信號(hào)輸出端(8)輸出TM波，第二信號(hào)輸出端(9)輸出TE波，獲得偏振分束性能。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多種空氣孔鏤空平板結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的孔狀鏤空平板(10)的材料為硅，折射率為3.45。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多種空氣孔鏤空平板結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的第一空氣孔(I)的半徑為29?30μπι，第二空氣孔(2)的半徑為39?40μπι，相鄰的第一空氣孔(I)之間圓心的距離為128?129μπι，相鄰的第二空氣孔(2)之間圓心的距離為222?223μπι，相鄰的第一空氣孔(I)和第二空氣孔(2)之間圓心的距離為128?129μπι。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多種空氣孔鏤空平板結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的橢圓空氣孔(3)的長(zhǎng)軸為62?63μπι，短軸為36?37μπι，相鄰橢圓空氣孔(3)中心之間的距離為222?223μηι。
【文檔編號(hào)】G02B6/126GK105866886SQ201610485426
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】李九生, 莫國(guó)強(qiáng), 孫建忠
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量大學(xué)