CN103675995B - 刷子形太赫兹波偏振分束器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种刷子形太赫兹波偏振分束器。它包括第一信号输出端、信号输入端、第二信号输出端、基板；基板上表面设有第一矩形平板、第二矩形平板，第三矩形平板、第四矩形平板、第五矩形平板、第六矩形平板、矩形平板、第七矩形平板、第八矩形平板、第一梯形平板、第二梯形平板、第三梯形平板及由孔状镂空组成的镂空平板。信号从信号输入端输入，第一信号输出端输出TM波、第二信号输出端输出TE波，实现偏振分束效果。本发明具有结构紧凑，便于加工，分束率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及太赫兹波偏振分束器，尤其涉及一种刷子形太赫兹波偏振分束器。
背景技术
太赫兹频域是指频率在0.1THz~10THz，太赫兹波介于微波和可见光之间，是宏观电磁理论向微观量子理论过渡的区域, 也是电子学向光子学的过渡区域，集成了微波通信与光通信的优点，有重要的学术和应用研究价值：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。另外太赫兹波具有很好的穿透性，它能以很小的衰减穿透烟尘、墙壁、碳板、布料及陶瓷等物质，解决了光通信在烟尘等恶劣环境中的局限。太赫兹波的传输特性决定了太赫兹波可以应用于无线通信。目前，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。
太赫兹波通信系统离不开各种太赫兹波功能器件的性能保障。虽然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。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。目前，太赫兹波段的偏振分束器件还十分有限，现有的太赫兹波偏振分束器往往结构复杂、难以制作并且价格昂贵，因此有必要设计一种结构简单紧凑、质量轻、分束效率高的太赫兹偏振分束器来满足未来太赫兹波技术应用需要。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种刷子形太赫兹波偏振分束器。
刷子形太赫兹波偏振分束器包括第一信号输出端、信号输入端、第二信号输出端、基板；基板上表面设有第一矩形平板、第二矩形平板，第三矩形平板、第四矩形平板、第五矩形平板、第六矩形平板、矩形平板、第七矩形平板、第八矩形平板、第一梯形平板、第二梯形平板、第三梯形平板及由孔状镂空组成的镂空平板；第四矩形平板、第五矩形平板、第六矩形平板、矩形平板、第七矩形平板、第八矩形平板、第一梯形平板、第二梯形平板、第三梯形平板及由孔状镂空组成的镂空平板顺次放置，其中，矩形平板为四个，平行放置，第四矩形平板左端与第一矩形平板、第二矩形平板，第三矩形平板的右端相连，第一矩形平板、第二矩形平板，第三矩形平板的左端分别为第一信号输出端、信号输入端、第二信号输出端，信号从信号输入端输入，第一信号输出端输出TM波、第二信号输出端输出TE波，实现偏振分束效果。
所述的基板的厚度为60~70μm，材料为二氧化硅。所述的第四矩形平板、第五矩形平板、第六矩形平板、矩形平板、第七矩形平板、第八矩形平板、第一梯形平板、第二梯形平板、第三梯形平板及由孔状镂空组成的镂空平板的材料均为高阻硅。所述的第一矩形平板和第三矩形平板尺寸参数相同，长度为120~125μm，宽度为25~30μm，厚度为60~70μm；所述的第二矩形平板长度为120~125μm，宽度为35~40μm，厚度为60~70μm。所述的第四矩形平板长度为240~250μm，宽度为170~175μm，厚度为60~70μm；所述的第五矩形平板长度为70~75μm，宽度为35~40μm，厚度为60~70μm。所述的第六矩形平板和第七矩形平板尺寸参数相同，长度为12~15μm，宽度为70~75μm，厚度为60~70μm。所述的第八矩形平板长度为100~105μm，宽度为35~40μm，厚度为60~70μm。所述的第一梯形平板和第二梯形平板、第三梯形平板尺寸参数相同，长度为60~65μm，上底长度为35~40μm，下底长度为70~75μm，厚度为60~70μm。所述的镂空平板长度为80~85μm，宽度为20~25μm，厚度为60~70μm；所述的孔状镂空的半径为6~7μm。
本发明具有结构紧凑，便于加工，分束率高等优点。
附图说明：
图1是刷子形太赫兹波偏振分束器的三维结构示意图；
图2是刷子形太赫兹波偏振分束器的二维结构示意图；
图3是刷子形太赫兹波偏振分束器的第一信号输出端的TM、TE波输出功率曲线；
图4是刷子形太赫兹波偏振分束器的第二信号输出端的TM、TE波输出功率曲线。
具体实施方式
如图1~2所示，刷子形太赫兹波偏振分束器包括第一信号输出端1、信号输入端2、第二信号输出端3、基板4；基板4上表面设有第一矩形平板5、第二矩形平板6，第三矩形平板7、第四矩形平板8、第五矩形平板9、第六矩形平板11、矩形平板12、第七矩形平板13、第八矩形平板15、第一梯形平板10、第二梯形平板14、第三梯形平板16及由孔状镂空17组成的镂空平板18；第四矩形平板8、第五矩形平板9、第六矩形平板11、矩形平板12、第七矩形平板13、第八矩形平板15、第一梯形平板10、第二梯形平板14、第三梯形平板16及由孔状镂空17组成的镂空平板18顺次放置，其中，矩形平板12为四个，平行放置，第四矩形平板8左端与第一矩形平板5、第二矩形平板6，第三矩形平板7的右端相连，第一矩形平板5、第二矩形平板6，第三矩形平板7的左端分别为第一信号输出端1、信号输入端2、第二信号输出端3，信号从信号输入端2输入，第一信号输出端1输出TM波、第二信号输出端3输出TE波，实现偏振分束效果。
所述的基板4的厚度为60~70μm，材料为二氧化硅。所述的第四矩形平板8、第五矩形平板9、第六矩形平板11、矩形平板12、第七矩形平板13、第八矩形平板15、第一梯形平板10、第二梯形平板14、第三梯形平板16及由孔状镂空17组成的镂空平板18的材料均为高阻硅。所述的第一矩形平板5和第三矩形平板7尺寸参数相同，长度为120~125μm，宽度为25~30μm，厚度为60~70μm；所述的第二矩形平板6长度为120~125μm，宽度为35~40μm，厚度为60~70μm。所述的第四矩形平板8长度为240~250μm，宽度为170~175μm，厚度为60~70μm；所述的第五矩形平板9长度为70~75μm，宽度为35~40μm，厚度为60~70μm。所述的第六矩形平板11和第七矩形平板13尺寸参数相同，长度为12~15μm，宽度为70~75μm，厚度为60~70μm。所述的第八矩形平板15长度为100~105μm，宽度为35~40μm，厚度为60~70μm。所述的第一梯形平板10和第二梯形平板14、第三梯形平板16尺寸参数相同，长度为60~65μm，上底长度为35~40μm，下底长度为70~75μm，厚度为60~70μm。所述的镂空平板18长度为80~85μm，宽度为20~25μm，厚度为60~70μm；所述的孔状镂空17的半径为6~7μm。
实施例1
刷子形太赫兹波偏振分束器的基板的厚度为60μm，材料为二氧化硅。第四矩形平板、第五矩形平板、第六矩形平板、矩形平板、第七矩形平板、第八矩形平板、第一梯形平板、第二梯形平板、第三梯形平板及由孔状镂空组成的镂空平板的材料均为高阻硅。第一矩形平板和第三矩形平板尺寸参数相同，长度为120μm，宽度为25μm，厚度为60μm；第二矩形平板长度为120μm，宽度为35μm，厚度为60μm。第四矩形平板长度为240μm，宽度为170μm，厚度为60μm；第五矩形平板长度为70μm，宽度为35μm，厚度为60μm。第六矩形平板和第七矩形平板尺寸参数相同，长度为12μm，宽度为70μm，厚度为60μm。第八矩形平板长度为100μm，宽度为35μm，厚度为60μm。第一梯形平板和第二梯形平板、第三梯形平板尺寸参数相同，长度为60μm，上底长度为35μm，下底长度为70μm，厚度为60μm。镂空平板长度为80μm，宽度为20μm，厚度为60μm；孔状镂空的半径为6μm。刷子形太赫兹波偏振分束器的第一信号输出端的TE波、TM波输出功率曲线如图3所示，在1.5~2.5THz频段内TE波最大输出功率（插入损耗）为0.07dB，TM波最小输出功率（消光比）为42dB。第二信号输出端的TM波、TE波输出功率曲线如图4所示，在1.5~2.5THz频段内TM波最大输出功率（插入损耗）为0.06dB，TE波最小输出功率（消光比）为41dB。
Claims (9)
1.一种刷子形太赫兹波偏振分束器，其特征在于包括第一信号输出端（1）、信号输入端（2）、第二信号输出端（3）、基板（4）；基板（4）上表面设有第一矩形平板（5）、第二矩形平板（6），第三矩形平板（7）、第四矩形平板（8）、第五矩形平板（9）、第六矩形平板（11）、矩形平板（12）、第七矩形平板（13）、第八矩形平板（15）、第一梯形平板（10）、第二梯形平板（14）、第三梯形平板（16）及由孔状镂空（17）组成的镂空平板（18）；第四矩形平板（8）、第五矩形平板（9）、第一梯形平板（10）、第六矩形平板（11）、矩形平板（12）、第七矩形平板（13）、第二梯形平板（14）、第八矩形平板（15）、第三梯形平板（16）及由孔状镂空（17）组成的镂空平板（18）顺次放置，其中，矩形平板（12）为四个，平行放置，第四矩形平板（8）左端与第一矩形平板（5）、第二矩形平板（6），第三矩形平板（7）的右端相连，第一矩形平板（5）、第二矩形平板（6），第三矩形平板（7）的左端分别为第一信号输出端（1）、信号输入端（2）、第二信号输出端（3），信号从信号输入端（2）输入，第一信号输出端（1）输出TM波、第二信号输出端（3）输出TE波，实现偏振分束效果。
2.根据权利要求1所述的一种刷子形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的基板（4）的厚度为60~70μm，材料为二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的一种刷子形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第四矩形平板（8）、第五矩形平板（9）、第六矩形平板（11）、矩形平板（12）、第七矩形平板（13）、第八矩形平板（15）、第一梯形平板（10）、第二梯形平板（14）、第三梯形平板（16）及由孔状镂空（17）组成的镂空平板（18）的材料均为高阻硅。
4.根据权利要求1所述的一种刷子形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第一矩形平板（5）和第三矩形平板（7）尺寸参数相同，长度为120~125μm，宽度为25~30μm，厚度为60~70μm；所述的第二矩形平板（6）长度为120~125μm，宽度为35~40μm，厚度为60~70μm。
5.根据权利要求1所述的一种刷子形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第四矩形平板（8）长度为240~250μm，宽度为170~175μm，厚度为60~70μm；所述的第五矩形平板（9）长度为70~75μm，宽度为35~40μm，厚度为60~70μm。
6.根据权利要求1所述的一种刷子形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第六矩形平板（11）和第七矩形平板（13）尺寸参数相同，长度为12~15μm，宽度为70~75μm，厚度为60~70μm。
7.根据权利要求1所述的一种刷子形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第八矩形平板（15）长度为100~105μm，宽度为35~40μm，厚度为60~70μm。
8.根据权利要求1所述的一种刷子形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第一梯形平板（10）和第二梯形平板（14）、第三梯形平板（16）尺寸参数相同，长度为60~65μm，上底长度为35~40μm，下底长度为70~75μm，厚度为60~70μm。
9.根据权利要求1所述的一种刷子形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的镂空平板（18）长度为80~85μm，宽度为20~25μm，厚度为60~70μm；所述的孔状镂空（17）的半径为6~7μm。
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