CN105372758A - 条形太赫兹波偏振分束器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种条形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、条形金属传输层、基体、金属层结构、条形金属传输层包括四个第一条形周期结构，四个第二条形周期结构，四个第三条形周期结构，四个第四条形周期结构，太赫兹波从信号输入端水平输入，第一信号输出端输出TM波，第二信号输出端输出TE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、易于集成等优点。

Description

条形太赫兹波偏振分束器
技术领域
本发明涉及分束器，尤其涉及一种条形太赫兹波偏振分束器。
背景技术
近年来，在电磁波谱上介于发展已相当成熟的毫米波和红外光之间的太赫兹波无疑是一个崭新的研究领域。太赫兹波频率0.1～10THz，波长为30μm～3mm。长期以来，由于缺乏有效的太赫兹波产生和检测方法，与传统的微波技术和光学技术相比较，人们对该波段电磁辐射性质的了解甚少，以至于该波段成为了电磁波谱中的太赫兹空隙。随着太赫兹辐射源和探测技术的突破，太赫兹独特的优越特性被发现并在材料科学、气体探测、生物和医学检测、通信等方面展示出巨大的应用前景。可以说太赫兹技术科学不仅是科学技术发展中的重要基础问题，又是新一代信息产业以及基础科学发展的重大需求。高效的太赫兹辐射源和成熟的检测技术是推动太赫兹技术科学发展和应用的首要条件，但太赫兹技术的广泛应用离不开满足不同应用领域要求的实用化功能器件的支撑。在太赫兹通信、多谱成像、物理、化学等众多应用系统中，对太赫兹波导、开关、偏振分束器、滤波及耦合等功能器件的需求是迫切的。
太赫兹波偏振分束器是一类重要的太赫兹波功能器件，近年来太赫兹波偏振分束器已成为国内外研究的热点和难点。然而现有的太赫兹波偏振分束器大都存在着结构复杂、分束率低、成本高等诸多缺点，所以研究结构简单、分束率高、成本低的太赫兹波偏振分束器意义重大。
发明内容
本发明为了克服现有技术不足，提供一种结构简单、高分束率的条形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：
条形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、条形金属传输层、基体、金属层结构，条形金属传输层和金属层结构分别附着于基体正面和反面；条形金属传输层上列有四排周期结构，每排从左至右列有第一条形周期结构、第二条形周期结构、第三条形周期结构和第四条形周期结构，金属层结构由三十个第五矩形金属排列组成，太赫兹波从信号输入端水平输入，第一信号输出端输出TM波，第一信号输出端输出的TM波的出射方向与入射信号的射入方向的角度为θ，第二信号输出端输出TE波，获得偏振分束性能。
所述的条形金属传输层的厚度为1～2μm，所述的基体的厚度为500～520μm，所述的金属层结构的厚度为1～2μm。所述的第一条形周期结构由五个第一矩形金属排列组成，五个第一矩形金属的间距均为5～6μm，所述的第一矩形金属长为50μm～51μm，宽为4μm～5μm。所述的第二条形周期结构由五个第二矩形金属排列组成，五个第二矩形金属的间距均为5～6μm，所述的第二矩形金属长为70μm～71μm，宽为4μm～5μm。所述的第三条形周期结构由五个第三矩形金属排列组成，五个第三矩形金属的间距均为5～6μm，所述的第三矩形金属长为80μm～81μm，宽为4μm～5μm。所述的第四条形周期结构由五个第四矩形金属排列组成，五个第四矩形金属的间距均为5～6μm，所述的第四矩形金属长为90μm～91μm，宽为4μm～5μm。所述的三十个第五矩形金属的间距均为6～7μm，所述的第五矩形金属长为500μm～501μm，宽为4μm～5μm。所述的θ为32度。所述的基体的材料为有机硅聚合物材料，环形金属传输层和金属层结构的材料为铜。
本发明的条形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是条形太赫兹波偏振分束器的结构示意图；
图2是条形太赫兹波偏振分束器的条形金属传输层的结构示意图；
图3是条形太赫兹波偏振分束器的金属层结构的结构示意图；
图4是条形太赫兹波偏振分束器第一信号输出端的TM、TE波输出功率曲线；
图5是条形太赫兹波偏振分束器第二信号输出端的TE、TM波输出功率曲线。
具体实施方式
如图1～3所示，条形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、条形金属传输层4、基体5、金属层结构6，条形金属传输层4和金属层结构6分别附着于基体5正面和反面；条形金属传输层4上列有四排周期结构，每排从左至右列有第一条形周期结构7、第二条形周期结构10、第三条形周期结构12和第四条形周期结构14，金属层结构6由三十个第五矩形金属15排列组成，太赫兹波从信号输入端1水平输入，第一信号输出端2输出TM波，第一信号输出端输出的TM波的出射方向与入射信号的射入方向的角度为θ，第二信号输出端3输出TE波，获得偏振分束性能。
所述的条形金属传输层4的厚度为1～2μm，所述的基体5的厚度为500～520μm，所述的金属层结构6的厚度为1～2μm。所述的第一条形周期结构7由五个第一矩形金属8排列组成，五个第一矩形金属8的间距均为5～6μm，所述的第一矩形金属8长为50μm～51μm，宽为4μm～5μm。所述的第二条形周期结构10由五个第二矩形金属9排列组成，五个第二矩形金属9的间距均为5～6μm，所述的第二矩形金属9长为70μm～71μm，宽为4μm～5μm。所述的第三条形周期结构12由五个第三矩形金属11排列组成，五个第三矩形金属11的间距均为5～6μm，所述的第三矩形金属11长为80μm～81μm，宽为4μm～5μm。所述的第四条形周期结构14由五个第四矩形金属13排列组成，五个第四矩形金属13的间距均为5～6μm，所述的第四矩形金属13长为90μm～91μm，宽为4μm～5μm。所述的三十个第五矩形金属15的间距均为6～7μm，所述的第五矩形金属15长为500μm～501μm，宽为4μm～5μm。所述的θ为32度。所述的基体5的材料为有机硅聚合物材料，环形金属传输层2和金属层结构4的材料为铜。
实施例1
所述的条形金属传输层的厚度为2μm，所述的基体的厚度为500μm，所述的金属层结构的厚度为2μm。所述的第一条形周期结构由五个第一矩形金属组成，五个第一矩形金属的间距均为5μm，所述的第一矩形金属长为50μm，宽为5μm。所述的第二条形周期结构由五个第二矩形金属组成，五个第二矩形金属的间距均为5μm，所述的第二矩形金属长为70μm，宽为5μm。所述的第三条形周期结构由五个第三矩形金属组成，五个第三矩形金属的间距均为5μm，所述的第三矩形金属长为80μm，宽为5μm。所述的第四条形周期结构由五个第四矩形金属组成，五个第四矩形金属的间距均为5μm，所述的第四矩形金属长为90μm，宽为5μm。所述的条形金属传输层包括三十个第五矩形金属，三十个第五矩形金属的间距均为6μm，所述的第五矩形金属长为500μm，宽为5μm。所述的第一信号输出端输出的TM波的出射方向与入射信号的射入方向的角度为θ，θ为32度，所述的基体的材料为有机硅聚合物材料，环形金属传输层的材料为铜，金属层结构的材料为铜。条形太赫兹波偏振分束器的第一信号输出端2的TM波、TE波透射率曲线如图4所示，在0.7～1.7THz频段TM波最大输出功率(插入损耗)为0.07dB，TE波最小输出功率(消光比)为32dB。条形太赫兹波偏振分束器的第二信号输出端3的TE波、TM波透射率曲线如图5所示，在0.7～1.7THz频段TE波最大输出功率(插入损耗)为0.09dB，TM波最小输出功率(消光比)为37dB。

Claims (9)

1.一种条形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)、条形金属传输层(4)、基体(5)、金属层结构(6)，条形金属传输层(4)和金属层结构(6)分别附着于基体(5)正面和反面；条形金属传输层(4)上列有四排周期结构，每排从左至右列有第一条形周期结构(7)、第二条形周期结构(10)、第三条形周期结构(12)和第四条形周期结构(14)，金属层结构(6)由三十个第五矩形金属(15)排列组成，太赫兹波从信号输入端(1)水平输入，第一信号输出端(2)输出TM波，第一信号输出端输出的TM波的出射方向与入射信号的射入方向的角度为θ，第二信号输出端(3)输出TE波，获得偏振分束性能。
2.根据权利要求1所述的一种条形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的条形金属传输层(4)的厚度为1～2μm，所述的基体(5)的厚度为500～520μm，所述的金属层结构(6)的厚度为1～2μm。
3.根据权利要求1所述的一种条形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第一条形周期结构(7)由五个第一矩形金属(8)排列组成，五个第一矩形金属(8)的间距均为5～6μm，所述的第一矩形金属(8)长为50μm～51μm，宽为4μm～5μm。
4.根据权利要求1所述的一种条形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第二条形周期结构(10)由五个第二矩形金属(9)排列组成，五个第二矩形金属(9)的间距均为5～6μm，所述的第二矩形金属(9)长为70μm～71μm，宽为4μm～5μm。
5.根据权利要求1所述的一种条形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第三条形周期结构(12)由五个第三矩形金属(11)排列组成，五个第三矩形金属(11)的间距均为5～6μm，所述的第三矩形金属(11)长为80μm～81μm，宽为4μm～5μm。
6.根据权利要求1所述的一种条形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第四条形周期结构(14)由五个第四矩形金属(13)排列组成，五个第四矩形金属(13)的间距均为5～6μm，所述的第四矩形金属(13)长为90μm～91μm，宽为4μm～5μm。
7.根据权利要求1所述的一种条形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的三十个第五矩形金属(15)的间距均为6～7μm，所述的第五矩形金属(15)长为500μm～501μm，宽为4μm～5μm。
8.根据权利要求1所述的一种条形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的θ为32度。
9.根据权利要求1所述的一种条形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的基体(5)的材料为有机硅聚合物材料，环形金属传输层(2)和金属层结构(4)的材料为铜。
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