CN103675996B - 平行波导结构的太赫兹波偏振分束器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平行波导结构的太赫兹波偏振分束器。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、第一矩形波导、第二矩形波导、第三矩形波导、第四矩形波导、第五矩形波导、第六矩形波导；第一矩形波导的下表面与第二矩形波导的上表面相连，第三矩形波导的上表面与第二矩形波导的下表面相连，第四矩形波导的下表面与第五矩形波导的上表面相连，第六矩形波导的上表面与第五矩形波导的下表面相连，第一矩形波导和第四矩形波导以矩形波导的长为平行边平行放置；信号从信号输入端水平输入，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、尺寸小等优点。
Description
技术领域
本发明涉及分束器，尤其涉及一种平行波导结构的太赫兹波偏振分束器。
背景技术
太赫兹波（Terahertz，简称THz）是指在微波和红外光谱之间，频率范围为0.1~10THz的电磁波，在电磁波谱上是从电子学过渡到光学的特殊区域，也是由宏观经典理论过渡到微观量子理论的交叉区域，具有很高的科学研究和应用价值。由于长时间的研究空白，太赫兹波一直以来是电磁波研究中的盲区。随着量子级联激光器、自由电子激光器、光波差频方法以及通过光整流等产生较大功率的连续太赫兹波方法的出现，以及超外差式和直接探测器的研究等太赫兹探测方面的进展，太赫兹技术逐渐成为世界范围内广泛研究的热点。而且，由于电磁资源的有限性并伴随着通信事业的发展，目前的低频电磁资源已经分割完毕，才使得人们将研究方向转向更高频率；而个人电子产品等朝着轻便化、微小化的发展趋势，进一步推动了太赫兹器件的研究和发展。
在现代太赫兹波通信应用中，偏振分束器作为信息的载体得到了广泛地应用。随着太赫兹波通信及太赫兹波传感测量技术的迅猛发展，偏振分束器在太赫兹波通信和信息处理领域有着非常诱人的应用前景，因此有必要设计一种结构简单、尺寸小、分束性能优良的偏振分束器来满足未来太赫兹波通信技术应用的需要。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种平行波导结构的太赫兹波偏振分束器。
平行波导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、第一矩形波导、第二矩形波导、第三矩形波导、第四矩形波导、第五矩形波导、第六矩形波导；第一矩形波导的下表面与第二矩形波导的上表面相连，第三矩形波导的上表面与第二矩形波导的下表面相连，第四矩形波导的下表面与第五矩形波导的上表面相连，第六矩形波导的上表面与第五矩形波导的下表面相连，第一矩形波导和第四矩形波导以矩形波导的长为平行边平行放置；第五矩形波导前端为信号输入端，第五矩形波导后端为第一信号输出端，第二矩形波导的后端为第二信号输出端，信号从信号输入端水平输入，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。所述的第一矩形波导的材料为二氧化硅，第一矩形波导的长L为20μm~22μm，宽W为0.5μm~0.8μm，高h为0.25μm~0.3μm。所述的第二矩形波导的材料为硅，第二矩形波导的长L为20μm~22μm，宽W为0.5μm~0.8μm，高t为0.06μm~0.09μm。所述的第三矩形波导的材料为二氧化硅，第三矩形波导的长L为20μm~22μm，宽W为0.5μm~0.8μm，高h为0.25μm~0.3μm。所述的第四矩形波导的材料为二氧化硅，第四矩形波导的长L为20μm~22μm，宽W为0.5μm~0.8μm，高h为0.25μm~0.3μm。所述的第五矩形波导的材料为硅，第五矩形波导的长L为20μm~22μm，宽W为0.5μm~0.8μm，高t为0.06μm~0.09μm。所述的第六矩形波导的材料为二氧化硅，第六矩形波导的长L为20μm~22μm，宽W为0.5μm~0.8μm，高h为0.25μm~0.3μm。所述的第一矩形波导和第四矩形波导的间距d为0.2μm~0.8μm。
本发明的平行波导结构的太赫兹波偏振分束器具有结构简单紧凑，分束率高，尺寸小，体积小，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是平行波导结构的太赫兹波偏振分束器的二维侧面结构示意图；
图2是平行波导结构的太赫兹波偏振分束器的三维结构示意图；
图3是平行波导结构的太赫兹波偏振分束器的三维结构尺寸示意图；
图4是平行波导结构的太赫兹波偏振分束器的第一信号输出端口输出的TE、TM波的传输曲线；
图5是平行波导结构的太赫兹波偏振分束器的第二信号输出端口输出的TM、TE波的传输曲线。
具体实施方式
如图1~2所示，平行波导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、第一矩形波导4、第二矩形波导5、第三矩形波导6、第四矩形波导7、第五矩形波导8、第六矩形波导9；第一矩形波导4的下表面与第二矩形波导5的上表面相连，第三矩形波导6的上表面与第二矩形波导5的下表面相连，第四矩形波导7的下表面与第五矩形波导8的上表面相连，第六矩形波导9的上表面与第五矩形波导8的下表面相连，第一矩形波导4和第四矩形波导7以矩形波导的长为平行边平行放置；第五矩形波导8前端为信号输入端1，第五矩形波导8后端为第一信号输出端2，第二矩形波导5的后端为第二信号输出端3，信号从信号输入端1水平输入，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。
所述的第一矩形波导4的材料为二氧化硅，第一矩形波导4的长L为20μm~22μm，宽W为0.5μm~0.8μm，高h为0.25μm~0.3μm。所述的第二矩形波导5的材料为硅，第二矩形波导5的长L为20μm~22μm，宽W为0.5μm~0.8μm，高t为0.06μm~0.09μm。所述的第三矩形波导6的材料为二氧化硅，第三矩形波导6的长L为20μm~22μm，宽W为0.5μm~0.8μm，高h为0.25μm~0.3μm。所述的第四矩形波导7的材料为二氧化硅，第四矩形波导7的长L为20μm~22μm，宽W为0.5μm~0.8μm，高h为0.25μm~0.3μm。所述的第五矩形波导8的材料为硅，第五矩形波导8的长L为20μm~22μm，宽W为0.5μm~0.8μm，高t为0.06μm~0.09μm。所述的第六矩形波导9的材料为二氧化硅，第六矩形波导9的长L为20μm~22μm，宽W为0.5μm~0.8μm，高h为0.25μm~0.3μm。所述的第一矩形波导4和第四矩形波导7的间距d为0.2μm~0.8μm。
实施例1
平行波导结构的太赫兹波偏振分束器的第一矩形波导的材料为二氧化硅，第一矩形波导的长L为20μm，宽W为0.5μm，高h为0.25μm。第二矩形波导的材料为硅，第二矩形波导的长L为20μm，宽W为0.5μm，高t为0.06μm。第三矩形波导的材料为二氧化硅，第三矩形波导的长L为20μm，宽W为0.5μm，高h为0.25μm。第四矩形波导的材料为二氧化硅，第四矩形波导的长L为20μm，宽W为0.5μm，高h为0.25μm。第五矩形波导的材料为硅，第五矩形波导的长L为20μm，宽W为0.5μm，高t为0.06μm。第六矩形波导的材料为二氧化硅，第六矩形波导的长L为20μm，宽W为0.5μm，高h为0.25μm。第一矩形波导和第四矩形波导的间距d为0.2μm。平行波导结构的太赫兹波偏振分束器第一信号输出端口输出的TE波、TM波的传输曲线如图4所示，在0.3THz~1THz频段范围内，TE波的最大传输率为0.995，TM波的最小传输率为0.01。平行波导结构的太赫兹波偏振分束器第二信号输出端口输出的TM波、TE波的传输曲线如图5所示，在0.3~1THz频段范围内，TM波最大传输率为0.996，TE波最小传输率为0.01。这说明本发明所设计的分支结构的太赫兹波偏振分束器具有较高的分束效率。
Claims (8)
1.一种平行波导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）、第一矩形波导（4）、第二矩形波导（5）、第三矩形波导（6）、第四矩形波导（7）、第五矩形波导（8）、第六矩形波导（9）；第一矩形波导（4）的下表面与第二矩形波导（5）的上表面相连，第三矩形波导（6）的上表面与第二矩形波导（5）的下表面相连，第四矩形波导（7）的下表面与第五矩形波导（8）的上表面相连，第六矩形波导（9）的上表面与第五矩形波导（8）的下表面相连，第一矩形波导（4）和第四矩形波导（7）以矩形波导的长为平行边平行放置；第五矩形波导（8）前端为信号输入端（1），第五矩形波导（8）后端为第一信号输出端（2），第二矩形波导（5）的后端为第二信号输出端（3），信号从信号输入端（1）水平输入，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；第一矩形波导（4）的材料为二氧化硅，第二矩形波导（5）的材料为硅，所述的第二矩形波导（5）的材料为硅，第三矩形波导（6）的材料为二氧化硅，第四矩形波导（7）的材料为二氧化硅，第五矩形波导（8）的材料为硅，第六矩形波导（9）的材料为二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的一种平行波导结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第一矩形波导（4）的长L为20μm~22μm，宽W为0.5μm~0.8μm，高h为0.25μm~0.3μm。
3.根据权利要求1所述的一种平行波导结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第二矩形波导（5）的长L为20μm~22μm，宽W为0.5μm~0.8μm，高t为0.06μm~0.09μm。
4.根据权利要求1所述的一种平行波导结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第三矩形波导（6）的长L为20μm~22μm，宽W为0.5μm~0.8μm，高h为0.25μm~0.3μm。
5.根据权利要求1所述的一种平行波导结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第四矩形波导（7）的长L为20μm~22μm，宽W为0.5μm~0.8μm，高h为0.25μm~0.3μm。
6.根据权利要求1所述的一种平行波导结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第五矩形波导（8）的长L为20μm~22μm，宽W为0.5μm~0.8μm，高t为0.06μm~0.09μm。
7.根据权利要求1所述的一种平行波导结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第六矩形波导（9）的长L为20μm~22μm，宽W为0.5μm~0.8μm，高h为0.25μm~0.3μm。
8.根据权利要求1所述的一种平行波导结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第一矩形波导（4）和第四矩形波导（7）的间距d为0.2μm~0.8μm。
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