CN103682542A - 对称多栅格太赫兹波功分器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对称多栅格太赫兹波功分器。它包括信号输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、对称多栅格太赫兹波功分器、基底、长方体波导、对称多面立体结构波导、第一横向长方体波导、第二横向长方体波导、第一纵向长方体波导、第二纵向长方体波导、第三纵向长方体波导、第四纵向长方体波导、第三横向长方体波导；基底的上表面设有长方体波导、对称多面立体结构波导、第一横向长方体波导、第二横向长方体波导、第一纵向长方体波导、第二纵向长方体波导、第三纵向长方体波导、第四纵向长方体波导、第三横向长方体波导，长方体波导为多个并纵向平行布置在基底的上表面。本发明具有结构简单、功分效率高、尺寸小、成本低、便于制作等优点。

Description

对称多栅格太赫兹波功分器

技术领域

本发明涉及太赫兹波功分器，尤其涉及一种对称多栅格太赫兹波功分器。

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。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，使得人们将研究方向转向更高频率；且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。

功分器全称功率分配器，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时可也称为合路器。太赫兹系统主要由辐射源、探测器件和各种功能器件组成。在实际应用中，有时需要将太赫兹波信号分成两路或多路输出，因而功分器在实际中有重要的应用。因此有必要设计一种结构简单、尺寸小、功分性能优良的太赫兹波功分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，提供一种对称多栅格太赫兹波功分器。

对称多栅格太赫兹波功分器包括信号输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、对称多栅格太赫兹波功分器、基底、长方体波导、对称多面立体结构波导、第一横向长方体波导、第二横向长方体波导、第一纵向长方体波导、第二纵向长方体波导、第三纵向长方体波导、第四纵向长方体波导、第三横向长方体波导；基底的上表面设有长方体波导、对称多面立体结构波导、第一横向长方体波导、第二横向长方体波导、第一纵向长方体波导、第二纵向长方体波导、第三纵向长方体波导、第四纵向长方体波导、第三横向长方体波导，长方体波导为多个并纵向平行布置在基底的上表面，所述的对称多面立体结构波导是由第一横向长方体波导一端、第二横向长方体波导、第一纵向长方体波导、第二横向长方体波导、第二纵向长方体波导、第二横向长方体波导、第三纵向长方体波导、第二横向长方体波导、第四纵向长方体波导、第三横向长方体波导拼接而成，对称多面立体结构波导为三个，其中左边一个对称多面立体结构波导的第一横向长方体波导端部与基底的左侧边相连，第一横向长方体波导端部为信号输入端，左边一个对称多面立体结构波导的第三横向长方体波导端部与第一个长方体波导相连，右边上下两个对称多面立体结构波导的第三横向长方体波导端部与最后一个长方体波导相连，右边上下两个对称多面立体结构波导的第一横向长方体波导端部与基底的右侧边相连，上下两个对称多面立体结构波导的第一横向长方体波导端部分别为第一信号输出端、第二信号输出端，信号从信号输入端进入对称多栅格太赫兹波功分器后分别从第一信号输出端、第二信号输出端输出。

    所述的对称多栅格太赫兹波功分器的长度为135μm~145μm，宽度为35μm~45μm，它由基底层和波导层组成，其中基底层的材料为二氧化硅，波导层的材料为硅，波导层厚度均为0.2μm~0.3μm。所述的基底的长度为135μm~145μm，宽度为35μm~45μm，厚度为2.5μm~3.5μm。所述的长方体波导的长度均为25μm~35μm，宽度均为3μm~5μm,排列间距均为3μm~5μm。所述的第一横向长方体波导长度为7μm~9μm，宽度为1μm~3μm；所述的第二横向长方体波导的长度为1.5μm~2.5μm，宽度为0.5μm~1.5μm；所述的第一纵向长方体波导的长度为2.5μm~3.5μm，宽度为1.5μm~2.5μm；所述的第二纵向长方体波导的长度为3μm~5μm，宽度为1μm~3μm；所述的第三纵向长方体波导的长度为4μm~6μm，宽度为1μm~3μm；所述的第四纵向长方体波导的长度为5.5μm~6.5μm，宽度为1μm~3μm；所述的第三横向长方体波导的长度为2.5μm~3.5μm，宽度为0.5μm~1.5μm。

本发明具有结构简单、功分效率高、尺寸小、成本低、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是对称多栅格太赫兹波功分器的三维结构示意图；

图2是对称多栅格太赫兹波功分器的俯视图；

图3是对称多面立体结构波导的俯视图；

图4是对称多栅格太赫兹波功分器的第一信号输出端输出的信号传输率图；

图5是对称多栅格太赫兹波功分器的第二信号输出端输出的信号传输率图。

具体实施方式

如图1~3所示，对称多栅格太赫兹波功分器包括信号输入端1、第一信号输出端2、第二信号输出端3、对称多栅格太赫兹波功分器4、基底5、长方体波导6、对称多面立体结构波导7、第一横向长方体波导8、第二横向长方体波导9、第一纵向长方体波导10、第二纵向长方体波导11、第三纵向长方体波导12、第四纵向长方体波导13、第三横向长方体波导14；基底5的上表面设有长方体波导6、对称多面立体结构波导7、第一横向长方体波导8、第二横向长方体波导9、第一纵向长方体波导10、第二纵向长方体波导11、第三纵向长方体波导12、第四纵向长方体波导13、第三横向长方体波导14，长方体波导6为多个并纵向平行布置在基底5的上表面，所述的对称多面立体结构波导7是由第一横向长方体波导8一端、第二横向长方体波导9、第一纵向长方体波导10、第二横向长方体波导9、第二纵向长方体波导11、第二横向长方体波导9、第三纵向长方体波导12、第二横向长方体波导9、第四纵向长方体波导13、第三横向长方体波导14拼接而成，对称多面立体结构波导7为三个，其中左边一个对称多面立体结构波导的第一横向长方体波导8端部与基底5的左侧边相连，第一横向长方体波导8端部为信号输入端1，左边一个对称多面立体结构波导的第三横向长方体波导14端部与第一个长方体波导6相连，右边上下两个对称多面立体结构波导的第三横向长方体波导14端部与最后一个长方体波导6相连，右边上下两个对称多面立体结构波导的第一横向长方体波导8端部与基底5的右侧边相连，上下两个对称多面立体结构波导的第一横向长方体波导8端部分别为第一信号输出端2、第二信号输出端3，信号从信号输入端1进入对称多栅格太赫兹波功分器4后分别从第一信号输出端2、第二信号输出端3输出。

    所述的对称多栅格太赫兹波功分器4的长度为135μm~145μm，宽度为35μm~45μm，它由基底层和波导层组成，其中基底层的材料为二氧化硅，波导层的材料为硅，波导层厚度均为0.2μm~0.3μm。所述的基底5的长度为135μm~145μm，宽度为35μm~45μm，厚度为2.5μm~3.5μm。所述的长方体波导6的长度均为25μm~35μm，宽度均为3μm~5μm,排列间距均为3μm~5μm。所述的第一横向长方体波导8长度为7μm~9μm，宽度为1μm~3μm；所述的第二横向长方体波导9的长度为1.5μm~2.5μm，宽度为0.5μm~1.5μm；所述的第一纵向长方体波导10的长度为2.5μm~3.5μm，宽度为1.5μm~2.5μm；所述的第二纵向长方体波导11的长度为3μm~5μm，宽度为1μm~3μm；所述的第三纵向长方体波导12的长度为4μm~6μm，宽度为1μm~3μm；所述的第四纵向长方体波导13的长度为5.5μm~6.5μm，宽度为1μm~3μm；所述的第三横向长方体波导14的长度为2.5μm~3.5μm，宽度为0.5μm~1.5μm。

实施例1

对称多栅格太赫兹波功分器：

    对称多栅格太赫兹波功分器的长度为138μm，宽度为40μm，它由基底层和波导层组成，其中基底层的材料为二氧化硅，波导层的材料为硅，波导层厚度均为0.25μm。基底的长度为138μm，宽度为40μm，厚度为3μm。长方体波导的长度均为30μm，宽度均为4m,排列间距均为4μm。第一横向长方体波导长度为8μm，宽度为2μm；第二横向长方体波导的长度为2μm，宽度为1μm；第一纵向长方体波导的长度为3μm，宽度为2μm；第二纵向长方体波导的长度为4μm，宽度为2μm；第三纵向长方体波导的长度为5μm，宽度为2μm；第四纵向长方体波导的长度为6μm，宽度为2μm；第三横向长方体波导的长度为3μm，宽度为1μm。对称多栅格太赫兹波功分器在信号输入端输入太赫兹波后分别从第一信号输出端、第二信号输出端输出的传输曲线如图4~5所示，在1.80~3.80THz频段，第一信号输出端、第二信号输出端输出的太赫兹波幅度均接近50℅，实现了很好的能量功分效果。

Claims (5)

1. 一种对称多栅格太赫兹波功分器，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）、对称多栅格太赫兹波功分器（4）、基底（5）、长方体波导（6）、对称多面立体结构波导（7）、第一横向长方体波导（8）、第二横向长方体波导（9）、第一纵向长方体波导（10）、第二纵向长方体波导（11）、第三纵向长方体波导（12）、第四纵向长方体波导（13）、第三横向长方体波导（14）；基底（5）的上表面设有长方体波导（6）、对称多面立体结构波导（7）、第一横向长方体波导（8）、第二横向长方体波导（9）、第一纵向长方体波导（10）、第二纵向长方体波导（11）、第三纵向长方体波导（12）、第四纵向长方体波导（13）、第三横向长方体波导（14），长方体波导（6）为多个并纵向平行布置在基底（5）的上表面，所述的对称多面立体结构波导（7）是由第一横向长方体波导（8）一端、第二横向长方体波导（9）、第一纵向长方体波导（10）、第二横向长方体波导（9）、第二纵向长方体波导（11）、第二横向长方体波导（9）、第三纵向长方体波导（12）、第二横向长方体波导（9）、第四纵向长方体波导（13）、第三横向长方体波导（14）拼接而成，对称多面立体结构波导（7）为三个，其中左边一个对称多面立体结构波导的第一横向长方体波导（8）端部与基底（5）的左侧边相连，第一横向长方体波导（8）端部为信号输入端（1），左边一个对称多面立体结构波导的第三横向长方体波导（14）端部与第一个长方体波导（6）相连，右边上下两个对称多面立体结构波导的第三横向长方体波导（14）端部与最后一个长方体波导（6）相连，右边上下两个对称多面立体结构波导的第一横向长方体波导（8）端部与基底（5）的右侧边相连，上下两个对称多面立体结构波导的第一横向长方体波导（8）端部分别为第一信号输出端（2）、第二信号输出端（3），信号从信号输入端（1）进入对称多栅格太赫兹波功分器（4）后分别从第一信号输出端（2）、第二信号输出端（3）输出。

2. 根据权利要求1所述的一种对称多栅格太赫兹波功分器，其特征在于所述的对称多栅格太赫兹波功分器（4）的长度为135μm~145μm，宽度为35μm~45μm，它由基底层和波导层组成，其中基底层的材料为二氧化硅，波导层的材料为硅，波导层厚度均为0.2μm~0.3μm。

3. 根据权利要求1所述的一种对称多栅格太赫兹波功分器，其特征在于所述的基底（5）的长度为135μm~145μm，宽度为35μm~45μm，厚度为2.5μm~3.5μm。

4. 根据权利要求1所述的一种对称多栅格太赫兹波功分器，其特征在于所述的长方体波导（6）的长度均为25μm~35μm，宽度均为3μm~5μm,排列间距均为3μm~5μm。

5. 根据权利要求1所述的一种对称多栅格太赫兹波功分器，其特征在于所述的第一横向长方体波导（8）长度为7μm~9μm，宽度为1μm~3μm；所述的第二横向长方体波导（9）的长度为1.5μm~2.5μm，宽度为0.5μm~1.5μm；所述的第一纵向长方体波导（10)的长度为2.5μm~3.5μm，宽度为1.5μm~2.5μm；所述的第二纵向长方体波导（11）的长度为3μm~5μm，宽度为1μm~3μm；所述的第三纵向长方体波导（12）的长度为4μm~6μm，宽度为1μm~3μm；所述的第四纵向长方体波导（13）的长度为5.5μm~6.5μm，宽度为1μm~3μm；所述的第三横向长方体波导（14）的长度为2.5μm~3.5μm，宽度为0.5μm~1.5μm。

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