CN213814022U - 低损耗太赫兹光纤 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低损耗太赫兹光纤，光纤领域，其包括纤芯，纤芯设有多个沿长度方向的通孔，且纤芯截面为六边形；通孔环绕六边形的几何中心设置，且几何中心点不设通孔；与传统介质波导不同，本实用采用中间打圆柱通孔设计，从而可以将太赫兹波束缚在中心附近，大大减少了辐射损耗，进而实现太赫兹波的低损耗传输；同时采用六边形结构，增强了打孔后的结构稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤领域，具体为一种低损耗太赫兹光纤。
背景技术
太赫兹(Terahertz，THz)波通常是指频率在0.1-10THz范围内的电磁波。太赫兹波段的低频区与毫米波相连，高频区则与红外波相连。多年来，由于缺少稳定和有效的太赫兹辐射源及探测手段，该频段一度被称为“太赫兹间隙(THz gap)”。对于位于微波频段的许多电子学技术来说，太赫兹波的频率过高，但对于位于红外波频段的光学技术来说，太赫兹波的频率又过低；为了探索太赫兹波的独特性质与应用潜力，必须开发与太赫兹源、探测和传输相关的新技术和新装备。
太赫兹波的优势是具备一些其他频段电磁波不具备的性质：1)瞬态性与宽带性，太赫兹脉冲的宽度在皮秒量级，频带覆盖可达多个THz的宽频范围；2)低能特性，太赫兹波的光子能量很低，其电磁波辐射不会对生物体产生过大的损害；3)光谱特性，许多大分子在太赫兹频段存在振动及转动能级，分析这些分子的太赫兹特征谱，可得到物质的物理特性、化学特性和结构特性；4)高穿透性，太赫兹波可几乎无损耗地穿透很多非极性物质，如电介质材料、纸张、塑料和布料等。
太赫兹波具有重要的应用价值，应用领域主要包括：一是太赫兹光谱技术；二是太赫兹成像技术；三是太赫兹传感器。此外，在通信技术、生命科学、人工超材料等方面，太赫兹技术也取得丰硕的研究成果；因此如何降低太赫兹传输的损耗，是未来的技术发展趋势。
实用新型内容
针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种低损耗太赫兹光纤，其有六边形通孔结构的，有利于实现太赫兹波的低损耗传输，同时也保证了此光纤有一定的结构稳定性。
为实现上述目的，本实用新型提供一种低损耗太赫兹光纤，包括纤芯，纤芯设有多个沿长度方向的通孔，且纤芯截面为六边形；通孔环绕六边形的几何中心设置，且几何中心点不设通孔。
具体方案，通孔由靠近几何中心点方向远离几何中心孔方向排列成四圈，每一圈通孔均为环绕几何中心点排列成六边形。
具体的方案，四圈通孔中每圈通孔数量分别为6、12、18和24个。
具体的方案，纤芯截面为边长为3-5mm的正六边形。
具体的方案，通孔直径为0.20mm-0.30mm的圆形通孔，相邻孔之间的中心距离为0.30mm-0.40mm。
具体的方案，通孔直径为0.28mm，相邻孔之间的中心距离为0.35mm。
具体的方案，纤芯材质为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚甲基戊烯和环烯烃共聚物中的任意一种。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的低损耗太赫兹光纤，包括纤芯，纤芯设有多个沿长度方向的通孔，且纤芯截面为六边形；通孔环绕六边形的几何中心设置，且几何中心点不设通孔；与传统介质波导不同，本实用采用中间打圆柱通孔设计，从而可以将太赫兹波束缚在中心附近，大大减少了辐射损耗，进而实现太赫兹波的低损耗传输；同时采用六边形结构，增强了打孔后的结构稳定性。
附图说明
图1为本实用新型的COC材料与PMMA材料的损耗对比；
图2为本实用新型的纤芯截面示意图；
图3为为本实用新型的纤芯工作时电场的分布图。
主要元件符号说明如下：
1、纤芯；11、通孔。
具体实施方式
为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。
如背景技术所述，太赫兹波在通信技术、生命科学、人工超材料等方面，均有广泛的应用，且随着通讯技术的发展，太赫兹频段波的应用也越来越多；因此如何降低太赫兹传输的损耗，是未来的技术发展趋势；基于此，本实用新型提供了一种低损耗太赫兹光纤，请参阅图2，其包括纤芯1，纤芯1设有多个沿长度方向的通孔11，且纤芯1截面为六边形；通孔11环绕六边形的几何中心设置，且几何中心点不设通孔11；与传统介质波导不同，本实用采用中间打圆柱通孔11设计，从而可以将太赫兹波束缚在中心附近，大大减少了辐射损耗，进而实现太赫兹波的低损耗传输；同时采用六边形结构，增强了打孔后的结构稳定性。
在本实施例中，通孔11由靠近几何中心点方向远离几何中心孔方向排列成四圈，每一圈通孔11均为环绕几何中心点排列成六边形；形成中心对称结构；具体的方案，四圈通孔11中每圈通孔11数量分别为6、12、18和24个。
在本实施例中，纤芯1截面为边长为3-5mm的正六边形；通孔11直径为0.20mm-0.30mm的圆形通孔11，相邻孔之间的中心距离为0.30mm-0.40mm；采用上述尺寸，纤芯1结构较为稳定。
在材料选择上，传统红外及可见光波导主要采用的介质材料是石英玻璃，它主要成分为二氧化硅，对于红外及可见光是透明的。但石英玻璃在太赫兹波段具有很强的吸收系数，无法用于太赫兹波的传输。为减少材料对太赫兹波的吸收和色散，需选择在太赫兹波段相对透明的材料；目前研究表明聚合物介质材料在太赫兹波段具有相对较低的吸收系数和色散系数，常见的聚合物材料有：高密度聚乙烯(High-density polyethylene，HDPE)、低密度聚乙烯(Low-density polyethylene，LDPE)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE/Teflon)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate，PMMA)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚甲基戊烯(polymethylpentene，TPX)和环烯烃共聚物(Cyclicolefin copolymer，COC)等。各种材料的机械性能，传输损耗，折射率等参数都不同，综合考虑每种材料的各种参数，选择了环烯烃共聚物(COC)。COC的损耗较低，它与传统的PMMA的损耗对比如图1。
本实用采用中心不开孔的结构，在介质管内部开一系列圆柱孔，外部整体截面为六边形，从而可以将太赫兹波束缚在中心附近，大大减少了辐射损耗，进而实现太赫兹波的低损耗传输。
实例1：纤芯1横截面为正六边形，边长为3mm，打孔直径为0.28mm，相邻孔之间的中心距离为0.35mm，中心不打孔；且通孔11由靠近几何中心点方向远离几何中心孔方向排列成四圈，每一圈通孔11均为环绕几何中心点排列成六边形；形成中心对称结构四圈通孔11中每圈通孔11数量分别为6、12、18和24个。
如图1所示，PMMA材料在500GHz时的损耗约为25dB/cm，损耗较大，而COC材料的损耗约为3dB/cm，损耗较低。所以本设计中的材选择损耗较低的COC材料。
如图2所示，本设计外形部分采用六边形设计，具有一定结构稳定性，在内部进行打孔；如图3所示，本设计在500GHz工作时，中心电场强度较大，外部电场很小，几乎为0，所以可以看出电磁场被束缚在中心的实心部分内，较少向外辐射，使得太赫兹波沿着光纤进行低损耗传输。
本实用新型的优势在于：
1、用采用中间打圆柱通孔设计，从而可以将太赫兹波束缚在中心附近，大大减少了辐射损耗，进而实现太赫兹波的低损耗传输；同时采用六边形结构，增强了打孔后的结构稳定性；
2、纤芯截面为边长为3-5mm的正六边形；通孔直径为0.20mm-0.30mm的圆形通孔，相邻孔之间的中心距离为0.30mm-0.40mm；采用上述尺寸，纤芯结构较为稳定。
以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种低损耗太赫兹光纤，包括纤芯，其特征在于，纤芯设有多个沿长度方向的通孔，且纤芯截面为六边形；通孔环绕六边形的几何中心设置，且几何中心点不设通孔。
2.根据权利要求1所述的低损耗太赫兹光纤，其特征在于，通孔由靠近几何中心点方向远离几何中心孔方向排列成四圈，每一圈通孔均为环绕几何中心点排列成六边形。
3.根据权利要求2所述的低损耗太赫兹光纤，其特征在于，四圈通孔中每圈通孔数量分别为6、12、18和24个。
4.根据权利要求1所述的低损耗太赫兹光纤，其特征在于，纤芯截面为边长为3-5mm的正六边形。
5.根据权利要求4所述的低损耗太赫兹光纤，其特征在于，通孔直径为0.20mm-0.30mm的圆形通孔，相邻孔之间的中心距离为0.30mm-0.40mm。
6.根据权利要求5所述的低损耗太赫兹光纤，其特征在于，通孔直径为0.28mm，相邻孔之间的中心距离为0.35mm。
7.根据权利要求1所述的低损耗太赫兹光纤，其特征在于，纤芯材质为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚甲基戊烯和环烯烃共聚物中的任意一种。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202023264563.1U CN213814022U (zh) | 2020-12-29 | 2020-12-29 | 低损耗太赫兹光纤 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN202023264563.1U Active CN213814022U (zh) | 2020-12-29 | 2020-12-29 | 低损耗太赫兹光纤 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN213814022U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112928417A (zh) * | 2021-03-11 | 2021-06-08 | 南通大学 | 一种多孔型亚太赫兹介质波导传输线 |
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2020
- 2020-12-29 CN CN202023264563.1U patent/CN213814022U/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| CN112928417A (zh) * | 2021-03-11 | 2021-06-08 | 南通大学 | 一种多孔型亚太赫兹介质波导传输线 |
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