CN102937731A

CN102937731A - 基于孔状镂空结构的太赫兹波偏振分束器

Info

Publication number: CN102937731A
Application number: CN2012103791570A
Authority: CN
Inventors: 李九生
Original assignee: China Jiliang University
Current assignee: China Jiliang University
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2032-10-09
Also published as: CN102937731B

Abstract

本发明公开了一种基于孔状镂空结构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、平板偏振器、孔状镂空、第一直线形孔状镂空区域、孔状镂空耦合区域、带有支节的正六边形孔状镂空区域；平板偏振器上设有第一直线形孔状镂空区域、带有支节的正六边形孔状镂空区域，第一直线形孔状镂空区域和带有支节的正六边形孔状镂空区域都是由孔状镂空等间距排列而成。信号从信号输入端输入，经过孔状镂空耦合区域耦合作用，第一信号输出端输出TE波，第二信号输出端输出TM波，获得偏振分束性能。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，满足在太赫兹波医学成像、太赫兹波通信等领域应用的要求。

Description

基于孔状镂空结构的太赫兹波偏振分束器

技术领域

本发明涉及分束器，尤其涉及一种基于孔状镂空结构的太赫兹波偏振分束器。

背景技术

太赫兹波是介于毫米波和远红外光线的一段波，频率为0.1~10THz，波长为3mm~30μm。虽然在上一世纪20年代就有人对太赫兹产生了浓厚的科学上的兴趣，但是由于它夹在传统的微波技术和光学技术中间，所以相当长一段时期很少有人问津电磁波谱的这一波段，以至于形成远红外线和亚毫米波空白区，也就是太赫兹空白区。太赫兹波的发现填补了现有物理学电磁波谱中毫米波和红外线波段之间的一段空白。太赫兹技术之所以引起人们广泛的关注，首先是因为该波段电磁波的重要性，物质的太赫兹光谱包含有非常丰富的物理和化学信息，研究材料在这一波段的光谱对于物质结构的探索具有重要意义。基于太赫兹波自身独特的优点使它在成像、医学诊断、环境科学、信息通信、生物化学及基础物理研究领域有着广阔的应用前景。太赫兹频率位于红外线和高频无线电（主要用在移动电话和其它无线通信系统中）之间，由于该频率是目前手机通信频率的1000倍左右，是很好的宽带信息载体，特别适合局域网的宽带移动通讯。体积小、低成本的太赫兹波器件是太赫兹波技术在通讯领域应用的关键。

虽然国内外对于太赫兹波器件的研究已经逐渐展开，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。对太赫兹波偏振分束器进行研究对于促进太赫兹波功能器件的研究具有不可或缺的重要意义。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。但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偏振分束透射率比较低，结构复杂，实际制作困难，成本高的不足，提供一种基于孔状镂空结构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：

基于孔状镂空结构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、平板偏振器、孔状镂空、孔状镂空耦合区域、第一直线形孔状镂空区域、带有支节的正六边形孔状镂空区域；平板偏振器上设有第一直线形孔状镂空区域、带有支节的正六边形孔状镂空区域，第一直线形孔状镂空区域一边右侧设有带有支节的正六边形孔状镂空区域，第一直线形孔状镂空区域包括顺次连接的第二直线形孔状镂空区域、第三直线形孔状镂空区域和第四直线形孔状镂空区域，带有支节的正六边形孔状镂空区域由正六边形孔状镂空区域和第五直线形孔状镂空区域耦合组成，正六边形孔状镂空区域的下边右侧水平连接有第五直线形孔状镂空区域，第三直线形孔状镂空区域和正六边形孔状镂空区域的最上边组成孔状镂空耦合区域，第一直线形孔状镂空区域和带有支节的正六边形孔状镂空区域都是由孔状镂空等间距排列而成，第二直线形孔状镂空区域、第四直线形孔状镂空区域和第五直线形孔状镂空区域均由1×N孔状镂空组成，N为自然数，第三直线形孔状镂空区域和正六边形孔状镂空区域的一条边均由五个孔状镂空组成；信号从信号输入端输入，经过第一直线形第一直线形孔状镂空区域、孔状镂空耦合区域、带有支节的正六边形孔状镂空区域，第一信号输出端输出TE波，第二信号输出端输出TM波，获得偏振分束性能。

所述的孔状镂空耦合区域中，第三直线形孔状镂空区域和正六边形孔状镂空区域最上边孔状镂空中心线间距d为200~260μm。所述的等间距排列的相邻两个孔状镂空的中心间距a为260~320μm。所述的孔状镂空半径r为80~120μm。所述的孔状镂空耦合区域长度L为1040~1280μm。所述的平板偏振器的材料为碲化锌。

本发明的基于孔状镂空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，满足在太赫兹波医学成像、太赫兹波通信等领域应用的要求。

附图说明：

图1是基于孔状镂空结构的太赫兹波偏振分束器三维结构示意图；

图2是基于孔状镂空结构的太赫兹波偏振分束器二维结构示意图；

图3是基于孔状镂空结构的太赫兹波偏振分束器参数示意图；

图4是太赫兹波偏振分束器第一信号输出端的TE、TM波透射率曲线；

图5是太赫兹波偏振分束器第二信号输出端的TM、TE波透射率曲线。

具体实施方式

如图1~3所示，基于孔状镂空结构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、平板偏振器4、孔状镂空5、第一直线形孔状镂空区域6、孔状镂空耦合区域7、带有支节的正六边形孔状镂空区域8；平板偏振器4上设有第一直线形孔状镂空区域6、带有支节的正六边形孔状镂空区域8，第一直线形孔状镂空区域6一边右侧设有带有支节的正六边形孔状镂空区域8，第一直线形孔状镂空区域6包括顺次连接的第二直线形孔状镂空区域9、第三直线形孔状镂空区域10和第四直线形孔状镂空区域11，带有支节的正六边形孔状镂空区域8由正六边形孔状镂空区域12和第五直线形孔状镂空区域13耦合组成，正六边形孔状镂空区域12的下边右侧水平连接有第五直线形孔状镂空区域13，第三直线形孔状镂空区域10和正六边形孔状镂空区域12的最上边组成孔状镂空耦合区域7，第一直线形孔状镂空区域6和带有支节的正六边形孔状镂空区域8都是由孔状镂空5等间距排列而成，第二直线形孔状镂空区域9、第四直线形孔状镂空区域11和第五直线形孔状镂空区域13均由1×N孔状镂空5组成，N为自然数，第三直线形孔状镂空区域10和正六边形孔状镂空区域12的一条边均由五个孔状镂空5组成；信号从信号输入端1输入，经过第一直线形第一直线形孔状镂空区域6、孔状镂空耦合区域7、带有支节的正六边形孔状镂空区域8，第一信号输出端2输出TE波，第二信号输出端3输出TM波，获得偏振分束性能。

所述的孔状镂空耦合区域7中，第三直线形孔状镂空区域10和正六边形孔状镂空区域12最上边孔状镂空中心线间距d为200~260μm。所述的孔状镂空半径r为80~120μm。所述的等间距排列的相邻两个孔状镂空5的中心间距a为260~320μm。所述的孔状镂空耦合区域7长度L为1040~1280μm。所述的平板偏振器4的材料为碲化锌。

[0011] 实施例1

第二直线形孔状镂空区域、第四直线形孔状镂空区域和第五直线形孔状镂空区域分别由1×25个、1×7个和1×7个孔状镂空组成。基于孔状镂空结构的太赫兹波偏振分束器两个孔状镂空的中心间距a为260μm，孔状镂空半径r为80μm，第三直线形孔状镂空区域和正六边形孔状镂空区域最上边孔状镂空中心线间距d为200μm，孔状镂空耦合区域长度L为1040μm，平板偏振器4的材料为碲化锌材料，折射率为2.7。基于孔状镂空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5所示，在1.4~2.2THz频段内TE波最大透射率为98.5%，TM波最小透射率为0.7%，这说明TE波能从第一信号输出端2输出，而TM波不能从该输出端输出；基于孔状镂空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5所示，在1.4~2.2THz频段内TM波最大透射率为99.3%，TE波最小透射率为0.5%，这说明TM波能从第二信号输出端3输出，而TE波不能从该输出端输出。

Claims

1. 一种基于孔状镂空结构的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）、平板偏振器（4）、孔状镂空（5）、第一直线形孔状镂空区域（6）、孔状镂空耦合区域（7）、带有支节的正六边形孔状镂空区域（8）；平板偏振器（4）上设有第一直线形孔状镂空区域（6）、带有支节的正六边形孔状镂空区域（8），第一直线形孔状镂空区域（6）一边右侧设有带有支节的正六边形孔状镂空区域（8），第一直线形孔状镂空区域（6）包括顺次连接的第二直线形孔状镂空区域（9）、第三直线形孔状镂空区域（10）和第四直线形孔状镂空区域（11），带有支节的正六边形孔状镂空区域（8）由正六边形孔状镂空区域（12）和第五直线形孔状镂空区域（13）耦合组成，正六边形孔状镂空区域（12）的下边右侧水平连接有第五直线形孔状镂空区域（13），第三直线形孔状镂空区域（10）和正六边形孔状镂空区域（12）的最上边组成孔状镂空耦合区域（7），第一直线形孔状镂空区域（6）和带有支节的正六边形孔状镂空区域（8）都是由孔状镂空（5）等间距排列而成，第二直线形孔状镂空区域（9）、第四直线形孔状镂空区域（11）和第五直线形孔状镂空区域（13）均由1×N孔状镂空（5）组成，N为自然数，第三直线形孔状镂空区域（10）和正六边形孔状镂空区域（12）的一条边均由五个孔状镂空（5）组成；信号从信号输入端（1）输入，经过第一直线形第一直线形孔状镂空区域（6）、孔状镂空耦合区域（7）、带有支节的正六边形孔状镂空区域（8），第一信号输出端（2）输出TE波，第二信号输出端（3）输出TM波，获得偏振分束性能。

2. 根据权利要求1所述的一种基于孔状镂空结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的孔状镂空耦合区域（7）中，第三直线形孔状镂空区域（10）和正六边形孔状镂空区域（12）最上边孔状镂空中心线间距d为200~260μm。

3. 根据权利要求1所述的一种基于孔状镂空结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的等间距排列的相邻两个孔状镂空（5）的中心间距a为260~320μm。

4. 根据权利要求1所述的一种基于孔状镂空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r为80~120μm。

5. 根据权利要求1所述的一种基于孔状镂空结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的孔状镂空耦合区域（7）长度L为1040~1280μm。

6. 根据权利要求1所述的一种基于孔状镂空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）的材料为碲化锌。