CN102902074A - 双三角形透镜太赫兹波偏振分束器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双三角形透镜太赫兹波偏振分束器。它包括信号输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、第一块三角形高阻硅透镜、第二块三角形高阻硅透镜、多层偏振薄膜；多层偏振薄膜由第一偏振薄膜和第二偏振薄膜周期性交替排列组成，第一块三角形高阻硅透镜和第二块三角形高阻硅透镜均以一定的缝隙距离对称放置在多层偏振薄膜的左右两侧，信号从信号输入端以45°入射角度输入，经过第一块三角形高阻硅透镜后TM波反射回第一信号输出端，TE波经第一块三角形高阻硅透镜、多层偏振薄膜、第二块三角形高阻硅透镜后，从第二信号输出端输出。本发明具有结构简单、占用空间小、分束率高等优点，满足太赫兹医学检测、太赫兹通信等领域的需求。

Description

双三角形透镜太赫兹波偏振分束器

技术领域

本发明涉及分束器，尤其涉及一种双三角形透镜太赫兹波偏振分束器。

背景技术

太赫兹波通常是指电磁波谱上位于微波和红外线之间的电磁波， 它在电磁波谱中的位置非常特殊：在长波方向，它与微波毫米波有重叠；在短波方向，它与红外线有重叠。因而，太赫兹频段是电磁波谱上由电子学向光子学过渡的特殊区域，也是宏观经典理论向微观量子理论的过渡区域，具有重要的科学价值和应用价值。长期以来，由于缺乏有效的产生和检测THz波的手段，人们对该段电磁波的特性知之甚少。在长波方向，THz波的研究主要依靠电子学理论，在短波方向则主要依靠光子学理论，从而在电子学和光子学之阆形成一个理论上的“空隙”。20世纪90年代以后，随着飞秒超快激光技术的发展，为THz脉冲的产生提供了稳定、可靠的激发光源，使得THz波段的理论研究和应用技术都取得了很大的进展。太赫兹波科学技术是一门综合性很强的前沿学科，它涉及电磁学、半导体物理学、化学、光电子学、通信理论、量子理论以及材料科学等许多个重要学科，因而太赫兹波科学技术在微观和宏观领域都具有重要的学术研究价值和实际应用价值。太赫兹波科学技术扩展了人类研究微观世界的方法和手段，同时在生物医学、环境检测、化学分析、工业无损检测等宏观领域也具有广阔的应用前景。太赫兹波科学技术现在已得到国际学术界的广泛关注，在最近几年，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。

当前太赫兹波的功能器件是太赫兹波科学技术应用中的重点和难点，国内外对于太赫兹波的功能器件研究也已逐渐展开。现有的太赫兹波功能器件还很少，通常它们结构复杂、体积较大、价格昂贵，因此小型化、低成本的太赫兹波器件是太赫兹波技术应用的关键。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，但是对太赫兹波偏振分束器的研究少有报道。太赫兹波偏振分束器是一种非常重要的太赫兹波器件，可用于太赫兹波通信系统，实现对太赫兹波的控制。因此有必要设计一种结构简单紧凑，占用空间小，便于集成，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分束效率低，结构复杂，体积庞大，实际制作过程困难，成本较高的不足，提供一种高分束率的双三角形透镜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：

双三角形透镜太赫兹波偏振分束器包括信号输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、第一块三角形高阻硅透镜、第二块三角形高阻硅透镜、多层偏振薄膜；多层偏振薄膜由第一偏振薄膜和第二偏振薄膜周期性交替排列组成，第一块三角形高阻硅透镜和第二块三角形高阻硅透镜均以相同的缝隙距离对称平行放置在多层偏振薄膜的左右两侧，信号从信号输入端以45°入射角度输入，经过第一块三角形高阻硅透镜后TM波反射回第一信号输出端，TE波经第一块三角形高阻硅透镜、多层偏振薄膜、第二块三角形高阻硅透镜后，从第二信号输出端输出，达到分束的目的。

所述的第一块三角形高阻硅透镜和第二块三角形高阻硅透镜与多层偏振薄膜之间的缝隙距离均为5μm~10μm。所述的第一偏振薄膜的折射率大于第二偏振薄膜的折射率，第一偏振薄膜和第二偏振薄膜的长度相等，均为50μm~80μm。所述的第一偏振薄膜和第二偏振薄膜周期性交替排列的周期为30μm~50μm；第一偏振薄膜的厚度为10μm~20μm，第二偏振薄膜的厚度为20μm~30μm。所述的多层偏振薄膜中排列的第一偏振薄膜和第二偏振薄膜层数相等，均为40~80层。

本发明的双三角形透镜太赫兹波偏振分束器具有结构简单、占用空间小、分束率高等优点，满足太赫兹医学检测、太赫兹通信等领域的需求。

附图说明：

图1是双三角形透镜太赫兹波偏振分束器示意图；

图2是双三角形透镜太赫兹波偏振分束器的第一信号输出端输出的TM、TE波的传输曲线；

图3是双三角形透镜太赫兹波偏振分束器的第二信号输出端输出的TE、TM波的传输曲线。 

具体实施方式

如图1所示，双三角形透镜太赫兹波偏振分束器包括信号输入端1、第一信号输出端2、第二信号输出端3、第一块三角形高阻硅透镜4、第二块三角形高阻硅透镜5、多层偏振薄膜6；多层偏振薄膜6由第一偏振薄膜7和第二偏振薄膜8周期性交替排列组成，第一块三角形高阻硅透镜4和第二块三角形高阻硅透镜5均以相同的缝隙距离对称平行放置在多层偏振薄膜6的左右两侧，信号从信号输入端1以45°入射角度输入，经过第一块三角形高阻硅透镜4后TM波反射回第一信号输出端2，TE波经第一块三角形高阻硅透镜4、多层偏振薄膜6、第二块三角形高阻硅透镜5后，从第二信号输出端3输出，达到分束的目的。

所述的第一块三角形高阻硅透镜4和第二块三角形高阻硅透镜5与多层偏振薄膜6之间的缝隙距离均为5μm~10μm。所述的第一偏振薄膜7的折射率大于第二偏振薄膜8的折射率，第一偏振薄膜7和第二偏振薄膜8的长度相等，均为50μm~80μm。所述的第一偏振薄膜7和第二偏振薄膜8周期性交替排列的周期为30μm~50μm；第一偏振薄膜7的厚度为10μm~20μm，第二偏振薄膜8的厚度为20μm~30μm。所述的多层偏振薄膜6中排列的第一偏振薄膜7和第二偏振薄膜8层数相等，均为40~80层。

实施例1

双三角形透镜太赫兹波偏振分束器：

信号从信号输入端以45°入射角度输入。第一块三角形高阻硅透镜和第二块三角形高阻硅透镜均以相等的缝隙距离对称平行放置在多层偏振薄膜的左右两侧，缝隙距离均为10μm。第一偏振薄膜的折射率大于第二偏振薄膜的折射率，第一偏振薄膜的折射率为3.40，第二偏振薄膜的折射率为1.60，第一偏振薄膜和第二偏振薄膜的长度相等，均为50μm。第一偏振薄膜和第二偏振薄膜周期性交替排列的周期为30μm；第一偏振薄膜的宽度为10μm，第二偏振薄膜的宽度为20μm。多层偏振薄膜中排列的第一偏振薄膜和第二偏振薄膜层数相等，均为80层。双三角形透镜太赫兹波偏振分束器第一信号输出端输出的TM、TE波的传输曲线如图2所示，在频率为0.25THz~0.85THz范围内，TM波的最小传输率为0.984，TE波的最大传输率为0.023；双三角形透镜太赫兹波偏振分束器第二信号输出端输出的TE、TM波的传输曲线如图3所示，在频率为0.25THz~0.85THz范围内，TE波的最小传输率为0.982，TM波的最大传输率为0.021。这说明TM波经第一块三角形高阻硅透镜反射从第一信号输出端输出，而TE波经第一块三角形高阻硅透镜、多层偏振薄膜、第二块三角形高阻硅透镜后，从第二信号输出端输出，达到了分束的目的，而且本发明所设计的双三角形透镜太赫兹波偏振分束器具有较高的分束效率。

Claims (5)

1.一种双三角形透镜太赫兹波偏振分束器，其特征在于包括信号输入端（1）、第一信号输出端（2）、第二信号输出端（3）、第一块三角形高阻硅透镜（4）、第二块三角形高阻硅透镜（5）、多层偏振薄膜（6）；多层偏振薄膜（6）由第一偏振薄膜（7）和第二偏振薄膜（8）周期性交替排列组成，第一块三角形高阻硅透镜（4）和第二块三角形高阻硅透镜（5）均以相同的缝隙距离对称平行放置在多层偏振薄膜（6）的左右两侧，信号从信号输入端（1）以45°入射角度输入，经过第一块三角形高阻硅透镜（4）后TM波反射回第一信号输出端（2），TE波经第一块三角形高阻硅透镜（4）、多层偏振薄膜（6）、第二块三角形高阻硅透镜（5）后，从第二信号输出端（3）输出，达到分束的目的。

2.根据权利要求1所述的一种双三角形透镜太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第一块三角形高阻硅透镜（4）和第二块三角形高阻硅透镜（5）与多层偏振薄膜（6）之间的缝隙距离均为5μm~10μm。

3.根据权利要求1所述的一种双三角形透镜太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第一偏振薄膜（7）的折射率大于第二偏振薄膜（8）的折射率，第一偏振薄膜（7）和第二偏振薄膜（8）的长度相等，均为50μm~80μm。

4.根据权利要求1所述的一种双三角形透镜太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第一偏振薄膜（7）和第二偏振薄膜（8）周期性交替排列的周期为30μm~50μm；第一偏振薄膜（7）的厚度为10μm~20μm，第二偏振薄膜（8）的厚度为20μm~30μm。

5.根据权利要求1所述的一种双三角形透镜太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的多层偏振薄膜（6）中排列的第一偏振薄膜（7）和第二偏振薄膜（8）层数相等，均为40~80层。

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