CN102156327A - 双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器 - Google Patents

双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器 Download PDF

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本发明公开了一种双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器。平板偏振器上、下侧横向分别设有第四孔状镂空阵列和第五孔状镂空阵列，在第四孔状镂空阵列和第五孔状镂空阵列之间的中心纵向设有第一孔状镂空阵列，在第四孔状镂空阵列和第五孔状镂空阵列之间的中心左侧横向设有第二孔状镂空阵列，在第五孔状镂空阵列上右侧横向设有第三孔状镂空阵列；第四孔状镂空阵列与第二孔状镂空阵列之间的左侧设有输入端口，第五孔状镂空阵列与第二孔状镂空阵列之间的左侧设有第一输出端口，第四孔状镂空阵列与第三孔状镂空阵列之间的右侧设有第二输出端口。本发明具有结构简单，分束率高，尺寸小，成本低，便于制作等优点，满足在太赫兹波成像、医学诊断、太赫兹波通信等领域应用的要求。

Description

双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器
技术领域
本发明涉及分束器，尤其涉及一种双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器。
背景技术
太赫兹波是指频率在0.1THz~10THz(波长在30μm~3mm)之间的电磁波，在电磁波谱上位于微波和红外线之间。在20世纪80年代中期以前，由于缺乏有效的产生方法和检测手段，科学家对该波段电磁辐射性质的了解非常有限，是电磁波谱中唯一没有获得较全面研究并很好地加以利用的最后一个波谱区间，是人类目前尚未完全开发的电磁波谱“空隙”区。太赫兹波处于电子学向光子学过渡的领域，集成了微波通信与光通信的优点：首先太赫兹波通信能够获得比微波通信大得多的带宽，能有效解决日益严峻的频带资源短缺的问题。国际上关于太赫兹波的研究机构大量涌现，并取得了很多研究成果，太赫兹技术仍将是未来很长一段时间世界范围内广泛研究的热点。体积小、低成本的太赫兹波器件是太赫兹波技术应用的关键。
近年来国内外对于太赫兹波功能器件的研究虽然已经逐渐展开，但是太赫兹波功能器件作为太赫兹波科学技术应用中的重点和难点，相比太赫兹波产生和检测装置及太赫兹波传输波导的快速发展，仍然需要投入大量的人力和物力进行深入的探索和研究。太赫兹波偏振分束器是一种非常重要的太赫兹波器件，用于控制太赫兹波系统中的太赫兹波。太赫兹波偏振分束器研究对促进太赫兹波功能器件的研究有不可或缺的重要意义。目前国内外很多科研机构都致力于这方面的研究并取得了一定的进展，但是相关报道还很少。现有的太赫兹波偏振分束器往往结构复杂、体积较大并且价格昂贵，因此有必要设计一种结构简单，分束效率高的太赫兹偏振分束器以满足未来太赫兹波技术应用需要。
发明内容
本发明为了克服现有技术不足，提供一种高分束率的太赫兹波偏振分束器。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器包括输入端口、第一输出端口、第二输出端口、平板偏振器、孔状镂空、第一孔状镂空阵列、第二孔状镂空阵列、第三孔状镂空阵列、第四孔状镂空阵列、第五孔状镂空阵列；平板偏振器上、下侧横向分别设有第四孔状镂空阵列和第五孔状镂空阵列，在第四孔状镂空阵列和第五孔状镂空阵列之间的中心纵向设有第一孔状镂空阵列，在第四孔状镂空阵列和第五孔状镂空阵列之间的中心左侧横向设有第二孔状镂空阵列，在第五孔状镂空阵列上右侧横向设有第三孔状镂空阵列，第四孔状镂空阵列和第五孔状镂空阵列均由5×N个孔状镂空组成，第三孔状镂空阵列由5×N个孔状镂空组成，第二孔状镂空阵列由3×N个孔状镂空组成，第一孔状镂空阵列由7×3个孔状镂空组成；第四孔状镂空阵列与第二孔状镂空阵列之间的左侧设有输入端口，第五孔状镂空阵列与第二孔状镂空阵列之间的左侧设有第一输出端口，第四孔状镂空阵列与第三孔状镂空阵列之间的右侧设有第二输出端口，第一孔状镂空阵列与第二孔状镂空阵列的距离和第一孔状镂空阵列与第三孔状镂空阵列距离相等；第一孔状镂空阵列和第二孔状镂空阵列之间以及第二孔状镂空阵列和第三孔状镂空阵列之间各形成一个谐振腔。
所述的相邻孔状镂空间距为15~60μm。所述的孔状镂空半径为3~18μm。所述的第一孔状镂空阵列与第二孔状镂空阵列的距离和第一孔状镂空阵列与第三孔状镂空阵列距离均为140~500μm。所述的平板偏振器的材料为砷化镓。
本发明的双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器具有结构简单，分束率高，尺寸小，成本低，便于制作等优点，满足在太赫兹波成像、医学诊断、太赫兹波通信等领域应用的要求。
附图说明：
图1是双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器的三维结构示意图；
图2是双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器的二维结构示意图；
图3是双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器第一信号输出端的TE、TM波输出功率曲线；
图4是双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器第二信号输出端的TM、TE波输出功率曲线。
具体实施方式
如图1~2所示，双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器包括输入端口1、第一输出端口2、第二输出端口3、平板偏振器4、孔状镂空5、第一孔状镂空阵列6、第二孔状镂空阵列7、第三孔状镂空阵列8、第四孔状镂空阵列9、第五孔状镂空阵列10；平板偏振器4上、下侧横向分别设有第四孔状镂空阵列9和第五孔状镂空阵列10，在第四孔状镂空阵列9和第五孔状镂空阵列10之间的中心纵向设有第一孔状镂空阵列6，在第四孔状镂空阵列9和第五孔状镂空阵列10之间的中心左侧横向设有第二孔状镂空阵列7，在第五孔状镂空阵列10上右侧横向设有第三孔状镂空阵列8，第四孔状镂空阵列9和第五孔状镂空阵列10均由5×N个孔状镂空5组成，第三孔状镂空阵列8由5×N个孔状镂空5组成，第二孔状镂空阵列7由3×N个孔状镂空5组成，第一孔状镂空阵列6由7×3个孔状镂空5组成；第四孔状镂空阵列9与第二孔状镂空阵列7之间的左侧设有输入端口1，第五孔状镂空阵列10与第二孔状镂空阵列7之间的左侧设有第一输出端口2，第四孔状镂空阵列9与第三孔状镂空阵列8之间的右侧设有第二输出端口3，第一孔状镂空阵列6与第二孔状镂空阵列7的距离和第一孔状镂空阵列6与第三孔状镂空阵列8距离相等；第一孔状镂空阵列6和第二孔状镂空阵列7之间以及第二孔状镂空阵列7和第三孔状镂空阵列8之间各形成一个谐振腔。
所述的相邻孔状镂空间距为15~60μm。所述的孔状镂空半径为3~18μm。所述的第一孔状镂空阵列与第二孔状镂空阵列的距离和第一孔状镂空阵列与第三孔状镂空阵列距离均为140~500μm。所述的平板偏振器的材料为砷化镓。
实施例1
双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器的第四孔状镂空阵列9和第五孔状镂空阵列10均由5×34个孔状镂空5组成，第三孔状镂空阵列8由5×8个孔状镂空5组成，第二孔状镂空阵列7由3×7个孔状镂空5组成，第一孔状镂空阵列6由7×3个孔状镂空5组成。相邻孔状镂空间距为20μm，孔状镂空半径为5μm，第一孔状镂空阵列与第二孔状镂空阵列的距离和第一孔状镂空阵列与第三孔状镂空阵列距离均为180μm。平板偏振器4的材料为砷化镓材料，折射率为3.25。双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器的第一信号输出端2的TE波、TM波透射率曲线如图3所示，在0.3~0.9THz频段TE波最大输出功率(插入损耗)为0.08dB，TM波最小输出功率(消光比)为33dB。双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器的第二信号输出端3的TM波、TE波透射率曲线如图4所示，在0.3~0.9THz频段TM波最大输出功率(插入损耗)为0.1dB，TE波最小输出功率(消光比)为40dB。

Claims (5)

1. 一种双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于包括输入端口（1）、第一输出端口（2）、第二输出端口（3）、平板偏振器（4）、孔状镂空（5）、第一孔状镂空阵列（6）、第二孔状镂空阵列（7）、第三孔状镂空阵列（8）、第四孔状镂空阵列（9）、第五孔状镂空阵列（10）；平板偏振器（4）上、下侧横向分别设有第四孔状镂空阵列（9）和第五孔状镂空阵列（10），在第四孔状镂空阵列（9）和第五孔状镂空阵列（10）之间的中心纵向设有第一孔状镂空阵列（6），在第四孔状镂空阵列（9）和第五孔状镂空阵列（10）之间的中心左侧横向设有第二孔状镂空阵列（7），在第五孔状镂空阵列（10）上右侧横向设有第三孔状镂空阵列（8），第四孔状镂空阵列（9）和第五孔状镂空阵列（10）均由5×N个孔状镂空（5）组成，第三孔状镂空阵列（8）由5×N个孔状镂空（5）组成，第二孔状镂空阵列（7）由3×N个孔状镂空（5）组成，第一孔状镂空阵列（6）由7×3个孔状镂空（5）组成；第四孔状镂空阵列（9）与第二孔状镂空阵列（7）之间的左侧设有输入端口（1），第五孔状镂空阵列（10）与第二孔状镂空阵列（7）之间的左侧设有第一输出端口（2），第四孔状镂空阵列（9）与第三孔状镂空阵列（8）之间的右侧设有第二输出端口（3），第一孔状镂空阵列（6）与第二孔状镂空阵列（7）的距离和第一孔状镂空阵列（6）与第三孔状镂空阵列（8）距离相等；第一孔状镂空阵列（6）和第二孔状镂空阵列（7）之间以及第二孔状镂空阵列（7）和第三孔状镂空阵列（8）之间各形成一个谐振腔。
2. 根据权利要求1所述的一种双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的相邻孔状镂空（5）间距为15~60μm。
3. 根据权利要求1所述的一种双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的孔状镂空（5）半径为3~18μm。
4. 根据权利要求1所述的一种双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第一孔状镂空阵列（6）与第二孔状镂空阵列（7）的距离和第一孔状镂空阵列（6）与第三孔状镂空阵列（8）距离均为140~500μm。
5. 根据权利要求1所述的一种双谐振腔结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的平板偏振器（4）的材料为砷化镓。
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