專利名稱：基于孔狀鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分束器，尤其涉及一種基于孔狀鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器。
背景技術(shù)：
太赫茲波是介于毫米波和遠紅外光線的一段波，頻率為O. Γ ΟΤΗζ,波長為3πιπΓ30μπι。雖然在上一世紀20年代就有人對太赫茲產(chǎn)生了濃厚的科學(xué)上的興趣，但是由于它夾在傳統(tǒng)的微波技術(shù)和光學(xué)技術(shù)中間，所以相當(dāng)長一段時期很少有人問津電磁波譜的這一波段，以至于形成遠紅外線和亞毫米波空白區(qū)，也就是太赫茲空白區(qū)。太赫茲波的發(fā)現(xiàn)填補了現(xiàn)有物理學(xué)電磁波譜中毫米波和紅外線波段之間的一段空白。太赫茲技術(shù)之所以引起人們廣泛的關(guān)注，首先是因為該波段電磁波的重要性，物質(zhì)的太赫茲光譜包含有非常豐富的物理和化學(xué)信息，研究材料在這一波段的光譜對于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索具有重要意義?；谔掌澆ㄗ陨愍毺氐膬?yōu)點使它在成像、醫(yī)學(xué)診斷、環(huán)境科學(xué)、信息通信、生物化學(xué)及基礎(chǔ)物理研究領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。太赫茲頻率位于紅外線和高頻無線電(主要用在移動電話和其它無線通信系統(tǒng)中)之間，由于該頻率是目前手機通信頻率的1000倍左右，是很好的寬帶信息載體，特別適合局域網(wǎng)的寬帶移動通訊。體積小、低成本的太赫茲波器件是太赫茲波技術(shù)在通訊領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵。雖然國內(nèi)外對于太赫茲波器件的研究已經(jīng)逐漸展開，但是太赫茲波功能器件作為太赫茲波科學(xué)技術(shù)應(yīng)用中的重點和難點，相比太赫茲波產(chǎn)生和檢測裝置及太赫茲波傳輸波導(dǎo)的快速發(fā)展，仍然需要投入大量的人力和物力進行深入的探索和研究。對太赫茲波偏振分束器進行研究對于促進太赫茲波功能器件的研究具有不可或缺的重要意義。太赫茲波偏振分束器是一種非常重要的太赫茲波器件，用于控制太赫茲波系統(tǒng)中的太赫茲波。但現(xiàn)有的太赫茲波偏振分束器往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大并且價格昂貴，因此有必要設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單，分束效率高的太赫茲偏振分束器以滿足未來太赫茲波技術(shù)應(yīng)用需要
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)偏振分束透射率比較低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實際制作困難，成本高的不足，提供一種基于孔狀鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器。為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
基于孔狀鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器包括信號輸入端、第一信號輸出端、第二信號輸出端、平板偏振器、孔狀鏤空、孔狀鏤空耦合區(qū)域、第一直線形孔狀鏤空區(qū)域、帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域；平板偏振器上設(shè)有第一直線形孔狀鏤空區(qū)域、帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域，第一直線形孔狀鏤空區(qū)域一邊右側(cè)設(shè)有帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域，第一直線形孔狀鏤空區(qū)域包括順次連接的第二直線形孔狀鏤空區(qū)域、第三直線形孔狀鏤空區(qū)域和第四直線形孔狀鏤空區(qū)域，帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域由正六邊形孔狀鏤空區(qū)域和第五直線形孔狀鏤空區(qū)域耦合組成，正六邊形孔狀鏤空區(qū)域的下邊右側(cè)水平連接有第五直線形孔狀鏤空區(qū)域，第三直線形孔狀鏤空區(qū)域和正六邊形孔狀鏤空區(qū)域的最上邊組成孔狀鏤空耦合區(qū)域，第一直線形孔狀鏤空區(qū)域和帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域都是由孔狀鏤空等間距排列而成，第二直線形孔狀鏤空區(qū)域、第四直線形孔狀鏤空區(qū)域和第五直線形孔狀鏤空區(qū)域均由IXN孔狀鏤空組成，N為自然數(shù)，第三直線形孔狀鏤空區(qū)域和正六邊形孔狀鏤空區(qū)域的一條邊均由五個孔狀鏤空組成；信號從信號輸入端輸入，經(jīng)過第一直線形第一直線形孔狀鏤空區(qū)域、孔狀鏤空耦合區(qū)域、帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域，第一信號輸出端輸出TE波,第二信號輸出端輸出TM波,獲得偏振分束性能。
所述的孔狀鏤空耦合區(qū)域中，第三直線形孔狀鏤空區(qū)域和正六邊形孔狀鏤空區(qū)域最上邊孔狀鏤空中心線間距d為20(Γ260 μ m。所述的等間距排列的相鄰兩個孔狀鏤空的中心間距a為26(Γ320μπι。所述的孔狀鏤空半徑r為8(Γ 20 μ m。所述的孔狀鏤空耦合區(qū)域長度L為104(Γ 280μπι。所述的平板偏振器的材料為碲化鋅。本發(fā)明的基于孔狀鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器具有結(jié)構(gòu)簡單，分束率高，尺寸小，成本低，便于制作等優(yōu)點，滿足在太赫茲波醫(yī)學(xué)成像、太赫茲波通信等領(lǐng)域應(yīng)用的要求。


圖I是基于孔狀鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器三維結(jié)構(gòu)示意 圖2是基于孔狀鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器二維結(jié)構(gòu)示意 圖3是基于孔狀鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器參數(shù)示意 圖4是太赫茲波偏振分束器第一信號輸出端的TE、TM波透射率曲線；
圖5是太赫茲波偏振分束器第二信號輸出端的TM、TE波透射率曲線。
具體實施例方式如圖f 3所示，基于孔狀鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器包括信號輸入端I、第一信號輸出端2、第二信號輸出端3、平板偏振器4、孔狀鏤空5、第一直線形孔狀鏤空區(qū)域
6、孔狀鏤空耦合區(qū)域7、帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域8 ;平板偏振器4上設(shè)有第一直線形孔狀鏤空區(qū)域6、帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域8，第一直線形孔狀鏤空區(qū)域6 —邊右側(cè)設(shè)有帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域8，第一直線形孔狀鏤空區(qū)域6包括順次連接的第二直線形孔狀鏤空區(qū)域9、第三直線形孔狀鏤空區(qū)域10和第四直線形孔狀鏤空區(qū)域11，帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域8由正六邊形孔狀鏤空區(qū)域12和第五直線形孔狀鏤空區(qū)域13耦合組成，正六邊形孔狀鏤空區(qū)域12的下邊右側(cè)水平連接有第五直線形孔狀鏤空區(qū)域13，第三直線形孔狀鏤空區(qū)域10和正六邊形孔狀鏤空區(qū)域12的最上邊組成孔狀鏤空耦合區(qū)域7，第一直線形孔狀鏤空區(qū)域6和帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域8都是由孔狀鏤空5等間距排列而成，第二直線形孔狀鏤空區(qū)域9、第四直線形孔狀鏤空區(qū)域11和第五直線形孔狀鏤空區(qū)域13均由IXN孔狀鏤空5組成，N為自然數(shù)，第三直線形孔狀鏤空區(qū)域10和正六邊形孔狀鏤空區(qū)域12的一條邊均由五個孔狀鏤空5組成；信號從信號輸入端I輸入，經(jīng)過第一直線形第一直線形孔狀鏤空區(qū)域6、孔狀鏤空耦合區(qū)域7、帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域8，第一信號輸出端2輸出TE波，第二信號輸出端3輸出TM波，獲得偏振分束性能。所述的孔狀鏤空耦合區(qū)域7中，第三直線形孔狀鏤空區(qū)域10和正六邊形孔狀鏤空區(qū)域12最上邊孔狀鏤空中心線間距d為20(Γ260μπι。所述的孔狀鏤空半徑r為80^120 μ m0所述的等間距排列的相鄰兩個孔狀鏤空5的中心間距a為26(Γ320 μ m。所述的孔狀鏤空耦合區(qū)域7長度L為104(Γ1280 μ m。所述的平板偏振器4的材料為碲化鋅。

實施例 I
第二直線形孔狀鏤空區(qū)域、第四直線形孔狀鏤空區(qū)域和第五直線形孔狀鏤空區(qū)域分別由I X 25個、I X 7個和I X 7個孔狀鏤空組成。基于孔狀鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器兩個孔狀鏤空的中心間距a為260 μ m,孔狀鏤空半徑r為80 μ m，第三直線形孔狀鏤空區(qū)域和正六邊形孔狀鏤空區(qū)域最上邊孔狀鏤空中心線間距d為200 μ m,孔狀鏤空耦合區(qū)域長度L為1040 μ m,平板偏振器4的材料為碲化鋅材料，折射率為2. 7?；诳谞铉U空結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的第一信號輸出端2的TE波、TM波透射率曲線如圖5所示，在I. Γ2. 2THz頻段內(nèi)TE波最大透射率為98. 5%，TM波最小透射率為O. 7%，這說明TE波能從第一信號輸出端2輸出，而TM波不能從該輸出端輸出；基于孔狀鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的第二信號輸出端3的TM波、TE波透射率曲線如圖5所示，在1.4 2. 2THz頻段內(nèi)TM波最大透射率為99. 3%，TE波最小透射率為O. 5%，這說明TM波能從第二信號輸出端3輸出，而TE波不能從該輸出端輸出。
權(quán)利要求
1.一種基于孔狀鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于包括信號輸入端(I)、第一信號輸出端(2)、第二信號輸出端(3)、平板偏振器(4)、孔狀鏤空(5)、第一直線形孔狀鏤空區(qū)域(6)、孔狀鏤空耦合區(qū)域(7)、帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域(8);平板偏振器(4)上設(shè)有第一直線形孔狀鏤空區(qū)域(6)、帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域(8)，第一直線形孔狀鏤空區(qū)域(6)—邊右側(cè)設(shè)有帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域(8)，第一直線形孔狀鏤空區(qū)域(6)包括順次連接的第二直線形孔狀鏤空區(qū)域(9)、第三直線形孔狀鏤空區(qū)域(10)和第四直線形孔狀鏤空區(qū)域(11)，帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域(8)由正六邊形孔狀鏤空區(qū)域(12)和第五直線形孔狀鏤空區(qū)域(13)耦合組成，正六邊形孔狀鏤空區(qū)域(12)的下邊右側(cè)水平連接有第五直線形孔狀鏤空區(qū)域(13)，第三直線形孔狀鏤空區(qū)域(10)和正六邊形孔狀鏤空區(qū)域(12)的最上邊組成孔狀鏤空耦合區(qū)域(7)，第一直線形孔狀鏤空區(qū)域(6)和帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域(8)都是由孔狀鏤空(5)等間距排列而成，第二直線形孔狀鏤空區(qū)域(9)、第四直線形孔狀鏤空區(qū)域(11)和第五直線形孔狀鏤空區(qū)域(13)均由I XN孔狀鏤空(5)組成，N為自然數(shù)，第三直線形孔狀鏤空區(qū)域(10)和正六邊形孔狀鏤空區(qū)域(12)的一條邊均由五個孔狀鏤空(5)組成；信號從信號輸入端(I)輸入，經(jīng)過第一直線形第一直線形孔狀鏤空區(qū)域(6)、孔狀鏤空耦合區(qū)域(7)、帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域(8)，第一信號輸出端(2)輸出TE波，第二信號輸出端(3)輸出TM波，獲得偏振分束性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于孔狀鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的孔狀鏤空耦合區(qū)域(7)中，第三直線形孔狀鏤空區(qū)域(10)和正六邊形孔狀鏤空區(qū)域(12)最上邊孔狀鏤空中心線間距d為20(Γ260μπι。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于孔狀鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的等間距排列的相鄰兩個孔狀鏤空(5)的中心間距a為26(Γ320μπι。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于孔狀鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的孔狀鏤空(5)半徑r為8(Γ 20μπι。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于孔狀鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的孔狀鏤空耦合區(qū)域(7)長度L為104(Γ1280 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于孔狀鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的平板偏振器(4)的材料為碲化鋅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于孔狀鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器。它包括信號輸入端、第一信號輸出端、第二信號輸出端、平板偏振器、孔狀鏤空、第一直線形孔狀鏤空區(qū)域、孔狀鏤空耦合區(qū)域、帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域；平板偏振器上設(shè)有第一直線形孔狀鏤空區(qū)域、帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域，第一直線形孔狀鏤空區(qū)域和帶有支節(jié)的正六邊形孔狀鏤空區(qū)域都是由孔狀鏤空等間距排列而成。信號從信號輸入端輸入，經(jīng)過孔狀鏤空耦合區(qū)域耦合作用，第一信號輸出端輸出TE波，第二信號輸出端輸出TM波，獲得偏振分束性能。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，分束率高，尺寸小，成本低，便于制作等優(yōu)點，滿足在太赫茲波醫(yī)學(xué)成像、太赫茲波通信等領(lǐng)域應(yīng)用的要求。
文檔編號G02B6/27GK102937731SQ20121037915
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者李九生 申請人:中國計量學(xué)院