CN102928926B

CN102928926B - 开槽分支型的太赫兹波偏振分束器

Info

Publication number: CN102928926B
Application number: CN2012103856857A
Authority: CN
Inventors: 李九生
Original assignee: China Jiliang University
Current assignee: China Jiliang University
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2032-10-12
Also published as: CN102928926A

Abstract

本发明公开了一种开槽分支型的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、基体、逆z形开槽硅波导、z形分支硅波导；基体上设有不相邻的逆z形开槽硅波导和z形分支硅波导，逆z形开槽硅波导由顺次相连的矩形开槽硅波导、第一直拐角连接硅波导和第一输出硅波导组成，矩形开槽硅波导上设有第一矩形耦合缝隙，z形分支硅波导由顺次连接的八边形开槽波导、矩形硅波导、第二直拐角连接硅波导和第二输出硅波导组成，八边形开槽波导上设有第二矩形耦合缝隙，信号从信号输入端垂直入射，经过逆z形开槽硅波导和z形分支硅波导，从信号输出端输出。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。

Description

开槽分支型的太赫兹波偏振分束器

技术领域

本发明涉及分束器，尤其涉及一种开槽分支型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。

国内外对于太赫兹波的研究主要集中在太赫兹波产生和检测技术上，对于太赫兹波的功能器件研究也已逐渐展开。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。现有的太赫兹波器件有太赫兹波产生和检测装置，太赫兹波传输波导，但是这些器件结构复杂、体积较大并且价格昂贵，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，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率比较低，结构复杂，实际制作过程困难，成本较高的不足，提供一种高分束率的开槽分支型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：

开槽分支型的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、基体、逆z形开槽硅波导、z形分支硅波导；基体上设有不相邻的逆z形开槽硅波导和z形分支硅波导，基体中心左侧与逆z形开槽硅波导的左侧相连，逆z形开槽硅波导由顺次相连的矩形开槽硅波导、第一直拐角连接硅波导和第一输出硅波导组成，矩形开槽硅波导上设有第一矩形耦合缝隙，第一输出硅波导的右侧与基体右侧相连，z形分支硅波导由顺次连接的八边形开槽波导、矩形硅波导、第二直拐角连接硅波导和第二输出硅波导组成，八边形开槽波导以10μm~50μm的距离与矩形开槽硅波导平行排列，八边形开槽波导上设有第二矩形耦合缝隙，第二输出硅波导的右侧与基体右侧相连，信号从信号输入端垂直入射，经过逆z形开槽硅波导和z形分支硅波导，从第一信号输出端、第二信号输出端输出。

所述的基体的材料为二氧化硅，长为2400μm~3000μm，宽为1200μm~2000μm，厚为300μm~500μm。所述的逆z形开槽硅波导、z形分支硅波导的厚度为200μm~400μm。所述的矩形开槽硅波导的长为1200μm~1500μm，宽为300μm~500μm。所述的第一直拐角连接硅波导和第二直拐角连接硅波导均为两直拐角圆弧形，圆弧半径为300μm~500μm。所述的第一输出硅波导和第二输出硅波导的长分别为600μm~750μm、450μm~550μm，宽均为300μm~500μm。所述的第一矩形耦合缝隙和第二矩形耦合缝隙的长分别为400μm~500μm、200μm~300μm，宽均为30μm~50μm。所述的八边形开槽波导的长为300μm~400μm，宽为350μm~500μm。所述的矩形硅波导的长为400μm~500μm，宽为300μm~500μm。

本发明的开槽分支型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。

附图说明：

图1是开槽分支型的太赫兹波偏振分束器立体结构示意图；

图2是开槽分支型的太赫兹波偏振分束器二维结构示意图；

图3是第一信号输出端的TE波、TM波传输曲线；

图4是第二信号输出端的TM波、TE波传输曲线。

具体实施方式

如图1~2所示，开槽分支型的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、基体4、逆z形开槽硅波导5、z形分支硅波导6；基体4上设有不相邻的逆z形开槽硅波导5和z形分支硅波导6，基体4中心左侧与逆z形开槽硅波导5的左侧相连，逆z形开槽硅波导5由顺次相连的矩形开槽硅波导7、第一直拐角连接硅波导8和第一输出硅波导9组成，矩形开槽硅波导7上设有第一矩形耦合缝隙10，第一输出硅波导9的右侧与基体4右侧相连，z形分支硅波导6由顺次连接的八边形开槽波导11、矩形硅波导12、第二直拐角连接硅波导13和第二输出硅波导14组成，八边形开槽波导11以10μm~50μm的距离与矩形开槽硅波导7平行排列，八边形开槽波导11上设有第二矩形耦合缝隙15，第二输出硅波导14的右侧与基体4右侧相连，信号从信号输入端1垂直入射，经过逆z形开槽硅波导5和z形分支硅波导6，从第一信号输出端2、第二信号输出端3输出。

所述的基体4的材料为二氧化硅，长为2400μm~3000μm，宽为1200μm~2000μm，厚为300μm~500μm。所述的逆z形开槽硅波导5、z形分支硅波导6的厚度为200μm~400μm。所述的矩形开槽硅波导7的长为1200μm~1500μm，宽为300μm~500μm。所述的第一直拐角连接硅波导8和第二直拐角连接硅波导13均为两直拐角圆弧形，圆弧半径为300μm~500μm。所述的第一输出硅波导9和第二输出硅波导14的长分别为600μm~750μm、450μm~550μm，宽均为300μm~500μm。所述的第一矩形耦合缝隙10和第二矩形耦合缝隙15的长分别为400μm~500μm、200μm~300μm，宽均为30μm~50μm。所述的八边形开槽波导11的长为300μm~400μm，宽为350μm~500μm。所述的矩形硅波导12的长为400μm~500μm，宽为300μm~500μm。

实施例1

开槽分支型的太赫兹波偏振分束器：

基体的材料为二氧化硅。基体的长为2400μm，宽为1200μm，厚为300μm。逆z形开槽硅波导、z形分支硅波导的厚度为200μm。矩形开槽硅波导的长为1200μm，宽为300μm。第一直拐角连接硅波导和第二直拐角连接硅波导均为两直拐角圆弧形，圆弧半径为300μm。第一输出硅波导和第二输出硅波导的长分别为600μm、450μm，宽均为300μm。第一矩形耦合缝隙和第二矩形耦合缝隙的长分别为400μm、200μm，宽均为30μm。八边形开槽波导的长为400μm，宽为350μm。矩形硅波导的长为500μm，宽为300μm。第一信号输出端的TE波、TM波传输曲线如图3所示，TM波最大传输率为0.15%，TE波最小传输率为99.1%，这说明TE波从第一信号输出端输出。第二信号输出端的TM波、TE波传输曲线如图4所示，TM最小传输率为98.9%，TE波最大传输率为0.20%，这说明TM波从第二信号输出端输出。

Claims

1.一种开槽分支型的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），其特征在于还包括基体（4）、逆z形开槽硅波导（5）、z形分支硅波导（6）；基体（4）上设有不相邻的逆z形开槽硅波导（5）和z形分支硅波导（6），基体（4）中心左侧与逆z形开槽硅波导（5）的左侧相连，逆z形开槽硅波导（5）由顺次相连的矩形开槽硅波导（7）、第一直拐角连接硅波导（8）和第一输出硅波导（9）组成，矩形开槽硅波导（7）上设有第一矩形耦合缝隙（10），第一输出硅波导（9）的右侧与基体（4）右侧相连，z形分支硅波导（6）由顺次连接的八边形开槽波导（11）、矩形硅波导（12）、第二直拐角连接硅波导（13）和第二输出硅波导（14）组成，八边形开槽波导（11）以10μm~50μm的距离与矩形开槽硅波导（7）平行排列，八边形开槽波导（11）上设有第二矩形耦合缝隙（15），第二输出硅波导（14）的右侧与基体（4）右侧相连，信号从信号输入端（1）垂直入射，经过逆z形开槽硅波导（5）和z形分支硅波导（6），从第一信号输出端（2）、第二信号输出端（3）输出。

2.根据权利要求1所述的一种开槽分支型的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的基体（4）的材料为二氧化硅，长为2400μm~3000μm，宽为1200μm~2000μm，厚为300μm~500μm。

3.根据权利要求1所述的一种开槽分支型的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的逆z形开槽硅波导（5）、z形分支硅波导（6）的厚度为200μm~400μm。

4.根据权利要求1所述的一种开槽分支型的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的矩形开槽硅波导（7）的长为1200μm~1500μm，宽为300μm~500μm。

5.根据权利要求1所述的一种开槽分支型的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第一直拐角连接硅波导（8）和第二直拐角连接硅波导（13）均为两直拐角圆弧形，圆弧半径为300μm~500μm。

6.根据权利要求1所述的一种开槽分支型的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第一输出硅波导（9）和第二输出硅波导（14）的长分别为600μm~750μm、450μm~550μm，宽均为300μm~500μm。

7.根据权利要求1所述的一种开槽分支型的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第一矩形耦合缝隙（10）和第二矩形耦合缝隙（15）的长分别为400μm~500μm、200μm~300μm，宽均为30μm~50μm。

8.根据权利要求1所述的一种开槽分支型的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的八边形开槽波导（11）的长为300μm~400μm，宽为350μm~500μm。

9.根据权利要求1所述的一种开槽分支型的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的矩形硅波导（12）的长为400μm~500μm，宽为300μm~500μm。