專(zhuān)利名稱(chēng)：雙正六邊形結(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，尤其涉及一種雙正六邊形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器。
背景技術(shù)：
太赫茲頻域是指頻率在O. ITHflOTHz，處于微波的高頻端和遠(yuǎn)紅外光的低頻端之間的電磁波段。它處于電子學(xué)向光子學(xué)過(guò)渡的領(lǐng)域，集成了微波通信與光通信的優(yōu)點(diǎn)首先太赫茲波通信能夠獲得比微波通信大得多的帶寬，能有效解決日益嚴(yán)峻的頻帶資源短缺的問(wèn)題。另外太赫茲波具有很好的穿透性，它能以很小的衰減穿透煙塵、墻壁、碳板、布料及陶瓷等物質(zhì)，解決了光通信在煙塵等惡劣環(huán)境中的局限。太赫茲波的傳輸特性決定了太赫茲波可以應(yīng)用于無(wú)線通信。日益發(fā)展的太赫茲波技術(shù)在天文、生物醫(yī)學(xué)、安全及環(huán)境監(jiān)測(cè)、成像、寬帶無(wú)線通信等方面均具有重大的科學(xué)價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，其中太赫茲波通信技術(shù)具有毫米波通信及光通信的特性，可以應(yīng)用于室內(nèi)局域網(wǎng)通信等方面。國(guó)際上關(guān)于太赫 茲波的研究機(jī)構(gòu)大量涌現(xiàn)，并取得了很多研究成果，太赫茲技術(shù)仍將是未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間世界范圍內(nèi)廣泛研究的熱點(diǎn)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)于太赫茲波功能器件的研究雖然已經(jīng)逐漸展開(kāi)，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(diǎn)和難點(diǎn)，需要進(jìn)行大量的研究工作，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于太赫茲波的功能器件研究也已逐漸展開(kāi)。太赫茲波偏振分束器是一種非常重要的太赫茲波器件，用于操控、控制太赫茲波系統(tǒng)中的太赫茲波，因此，太赫茲波偏振分束器研究對(duì)促進(jìn)太赫茲波功能器件的研究具有不可或缺的重要意義。然而目前，太赫茲波段的偏振分束器件還十分有限，現(xiàn)有的太赫茲波偏振分束器往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、難以制作并且價(jià)格昂貴，因此有必要設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、體積小、質(zhì)量輕、分束效率高的太赫茲偏振分束器來(lái)滿(mǎn)足未來(lái)太赫茲波技術(shù)應(yīng)用需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種雙正六邊形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
雙正六邊形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器包括太赫茲波輸入端、第一輸出端、第二輸出端、平板偏振器；平板偏振器的上部設(shè)有第一孔狀鏤空陣列，平板偏振器的中間設(shè)有第二孔狀鏤空陣列，平板偏振器的下部從上到下設(shè)有第三孔狀鏤空陣列和第四孔狀鏤空陣列，第一孔狀鏤空陣列由3 X N個(gè)大孔狀鏤空組成，第三孔狀鏤空陣列由I X N個(gè)大孔狀鏤空組成，第四孔狀鏤空陣列由4XN個(gè)大孔狀鏤空組成，N為自然數(shù)，第二孔狀鏤空陣列包含左上側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)和右下側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)，第二孔狀鏤空陣列的余下位置由大孔狀鏤空組成，每四個(gè)孔狀鏤空構(gòu)成正六邊形結(jié)構(gòu)的一條邊，左上側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)和右下側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)共用由兩端是兩個(gè)大孔狀鏤空、中間是兩個(gè)小孔狀鏤空組成的一條斜邊，左上側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)的上邊和右下側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)的下邊均由兩端是兩個(gè)大孔狀鏤空、中間是兩個(gè)小孔狀鏤空組成，左上側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)和右下側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)中間均設(shè)有由大孔狀鏤空組成的梅花型鏤空陣列，平板偏振器上的所有孔狀鏤空陣列的相鄰兩行均錯(cuò)開(kāi)排列，第一孔狀鏤空陣列與第二孔狀鏤空陣列之間左側(cè)設(shè)有太赫茲波輸入端，第一孔狀鏤空陣列與第二孔狀鏤空陣列之間右側(cè)設(shè)有第一輸出端，第二孔狀鏤空陣列與第四孔狀鏤空陣列之間右側(cè)設(shè)有第二輸出端，當(dāng)太赫茲波從太赫茲波輸入端輸入時(shí)，通過(guò)第二孔狀鏤空陣列左上側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)和右下側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)的耦合作用，TE波將從第二輸出輸出，而TM波直接從第一輸出端輸出，實(shí)現(xiàn)偏振分束的作用。所述的相鄰大孔狀鏤空間距和相鄰小孔狀鏤空間距均為24(Γ260 μ m。所述的大孔狀鏤空半徑為8(Γ90 μ m,小孔狀鏤空半徑為4(Γ50 μ m。所述的全部孔狀鏤空陣列相鄰兩行錯(cuò)開(kāi)的距離均為12(Γ 30μπι。所述的平板偏振器的材料為砷化鎵。本發(fā)明的雙正六邊形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器具有本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，尺寸小，體積小，質(zhì)量輕，分束率高等優(yōu)點(diǎn)，滿(mǎn)足在太赫茲波醫(yī)學(xué)成像、環(huán)境監(jiān)測(cè)、太赫茲波通信等領(lǐng)域應(yīng)用的要求。


圖I是雙正六邊形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的三維結(jié)構(gòu)示意 圖2是雙正六邊形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的二維結(jié)構(gòu)示意 圖3是雙正六邊形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器第一輸出端輸出的TM、TE波的傳輸曲線
圖4是雙正六邊形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器第二輸出端輸出的ΤΕ、ΤΜ波的傳輸曲線圖。
具體實(shí)施例方式如圖f 2所示，雙正六邊形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器包括太赫茲波輸入端I、第一輸出端2、第二輸出端3、平板偏振器4 ;平板偏振器4的上部設(shè)有第一孔狀鏤空陣列5，平板偏振器4的中間設(shè)有第二孔狀鏤空陣列6，平板偏振器4的下部從上到下設(shè)有第三孔狀鏤空陣列7和第四孔狀鏤空陣列8，第一孔狀鏤空陣列5由3XN個(gè)大孔狀鏤空9組成，第三孔狀鏤空陣列7由IXN個(gè)大孔狀鏤空9組成，第四孔狀鏤空陣列8由4XN個(gè)大孔狀鏤空9組成，第二孔狀鏤空陣列6包含左上側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)11和右下側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)12，第二孔狀鏤空陣列6的余下位置由大孔狀鏤空9組成，N為自然數(shù)，每四個(gè)孔狀鏤空構(gòu)成正六邊形結(jié)構(gòu)的一條邊，左上側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)11和右下側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)12共用由兩端是兩個(gè)大孔狀鏤空9、中間是兩個(gè)小孔狀鏤空10組成的一條斜邊13，左上側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)11的上邊和右下側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)12的下邊均由兩端是兩個(gè)大孔狀鏤空9、中間是兩個(gè)小孔狀鏤空10組成，左上側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)11和右下側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)12中間均設(shè)有由大孔狀鏤空9組成的梅花型鏤空陣列，平板偏振器4上的所有孔狀鏤空陣列的相鄰兩行均錯(cuò)開(kāi)排列，第一孔狀鏤空陣列5與第二孔狀鏤空陣列6之間左側(cè)設(shè)有太赫茲波輸入端1，第一孔狀鏤空陣列5與第二孔狀鏤空陣列6之間右側(cè)設(shè)有第一輸出端2，第二孔狀鏤空陣列6與第四孔狀鏤空陣列8之間右側(cè)設(shè)有第二輸出端3，當(dāng)太赫茲波從太赫茲波輸入端I輸入時(shí)，通過(guò)第二孔狀鏤空陣列6左上側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)11和右下側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)12的耦合作用，TE波將從第二輸出3輸出，而TM波直接從第一輸出端2輸出，實(shí)現(xiàn)偏振分束的作用。
所述的相鄰大孔狀鏤空9間距和相鄰小孔狀鏤空10間距均為24(Γ260 μ m。所述的大孔狀鏤空9半徑為8(Γ90 μ m,小孔狀鏤空10半徑為4(Γ50 μ m。所述的全部孔狀鏤空陣列相鄰兩行錯(cuò)開(kāi)的距離均為12(Γ 30μπι。所述的平板偏振器4的材料為砷化鎵。實(shí)施例I
雙正六邊形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的第一孔狀鏤空陣列由3X32個(gè)大孔狀鏤空組成，第二孔狀鏤空陣列共有10行，第三孔狀鏤空陣列由IX 19個(gè)大孔狀鏤空組成，第四孔狀鏤空陣列由4X32個(gè)大孔狀鏤空組成。相鄰大孔狀鏤空和相鄰小孔狀鏤空間距均為240 μ m。大孔狀鏤空半徑為80 μ m，小孔狀鏤空半徑為40 μ m。平板偏振器上的全部孔狀鏤空陣列的相鄰兩行均錯(cuò)開(kāi)排列，錯(cuò)開(kāi)的距離均為120 μ m。平板偏振器的材料為砷化鎵，折射率為3. 25。雙正六邊形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器第一輸出端輸出的TM波、TE波的傳輸曲線如圖3所示，在O. 3^1. 2THz頻段范圍內(nèi)，TM波的最大傳輸率為O. 98，TE波的最小傳輸率為O. 02。雙正六邊形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器第二輸出端輸出的TE波、TM波的傳輸曲線如圖4所示，在O. 3^1. 2THz頻段范圍內(nèi)，TE波最大傳輸率為O. 97，TM波最小傳輸率為 O. 01。這說(shuō)明本發(fā)明所設(shè)計(jì)的雙正六邊形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的第一輸出端輸出TM波，第二輸出端輸出TE波，實(shí)現(xiàn)了偏振分束的功能，而且具有較高的分束效率。
權(quán)利要求
1.一種雙正六邊形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于包括太赫茲波輸入端(I)、第一輸出端(2)、第二輸出端(3)、平板偏振器(4);平板偏振器(4)的上部設(shè)有第一孔狀鏤空陣列(5)，平板偏振器(4)的中間設(shè)有第二孔狀鏤空陣列(6)，平板偏振器(4)的下部從上到下設(shè)有第三孔狀鏤空陣列(7)和第四孔狀鏤空陣列(8)，第一孔狀鏤空陣列(5)由3XN個(gè)大孔狀鏤空(9)組成，第三孔狀鏤空陣列(7)由I XN個(gè)大孔狀鏤空(9)組成，第四孔狀鏤空陣列(8)由4XN個(gè)大孔狀鏤空(9)組成，N為自然數(shù)，第二孔狀鏤空陣列(6)包含左上側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)(11)和右下側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)(12)，第二孔狀鏤空陣列(6)的余下位置由大孔狀鏤空(9)組成，每四個(gè)孔狀鏤空構(gòu)成正六邊形結(jié)構(gòu)的一條邊，左上側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)(11)和右下側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)(12)共用由兩端是兩個(gè)大孔狀鏤空(9)、中間是兩個(gè)小孔狀鏤空(10)組成的一條斜邊(13)，左上側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)(11)的上邊和右下側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)(12)的下邊均由兩端是兩個(gè)大孔狀鏤空(9)、中間是兩個(gè)小孔狀鏤空(10)組成，左上側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)(11)和右下側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)(12)中間均設(shè)有由大孔狀鏤空(9)組成的梅花型鏤空陣列，平板偏振器(4)上的所有孔狀鏤空陣列的相鄰兩行均錯(cuò)開(kāi)排列，第一孔狀鏤空陣列(5)與第二孔狀鏤空陣列(6)之間左側(cè)設(shè)有太赫茲波輸入端(I )，第一孔狀鏤空陣列(5)與第二孔狀鏤空陣列(6)之間右側(cè)設(shè)有第一輸出端(2)，第二孔狀鏤空陣列(6)與第四孔狀鏤空陣列(8)之間右側(cè)設(shè)有第二輸出端(3)，當(dāng)太赫茲波從太赫茲波輸入端(I)輸入時(shí)，通過(guò)第二孔狀鏤空陣列(6)左上側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)(11)和右下側(cè)的正六邊形結(jié)構(gòu)(12)的耦合作用，TE波將從第二輸出(3)輸出，而TM波直接從第一輸出端(2)輸出，實(shí)現(xiàn)偏振分束的作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙正六邊形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的相鄰大孔狀鏤空(9)間距和相鄰小孔狀鏤空(10)間距均為24(Γ260μπι。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙正六邊形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的大孔狀鏤空(9)半徑為8(Γ90 μ m,小孔狀鏤空(10)半徑為4(Γ50 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙正六邊形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的全部孔狀鏤空陣列相鄰兩行錯(cuò)開(kāi)的距離均為12(Γ130 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙正六邊形結(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)的材料為砷化鎵。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙正六邊形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器。它包括太赫茲波輸入端、第一輸出端、第二輸出端、平板偏振器；平板偏振器的上部設(shè)有第一孔狀鏤空陣列，中間設(shè)有第二孔狀鏤空陣列，下部設(shè)有第三孔狀鏤空陣列和第四孔狀鏤空陣列，第一孔狀鏤空陣列與第二孔狀鏤空陣列之間左側(cè)設(shè)有太赫茲波輸入端，第一孔狀鏤空陣列與第二孔狀鏤空陣列之間右側(cè)設(shè)有第一輸出端，第二孔狀鏤空陣列與第四孔狀鏤空陣列之間右側(cè)設(shè)有第二輸出端。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，尺寸小，體積小，質(zhì)量輕，分束率高等優(yōu)點(diǎn)，滿(mǎn)足在太赫茲波醫(yī)學(xué)成像、環(huán)境監(jiān)測(cè)、太赫茲波通信等領(lǐng)域應(yīng)用的要求。
文檔編號(hào)G02B6/27GK102902017SQ20121037930
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院