專利名稱：電控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，尤其涉及一種電控太赫茲波偏振分束器。
背景技術(shù)：
太赫茲是指頻率在O. ITHflOTHz范圍內(nèi)的電磁波。太赫茲波科學(xué)技術(shù)是一門綜合性很強(qiáng)的前沿學(xué)科，它涉及電磁學(xué)、半導(dǎo)體物理學(xué)、化學(xué)、光電子學(xué)、通信理論、量子理論以及材料科學(xué)等許多個(gè)重要學(xué)科，因而太赫茲波科學(xué)技術(shù)在微觀和宏觀領(lǐng)域都具有重要的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。太赫茲波科學(xué)技術(shù)擴(kuò)展了人類研究微觀世界的方法和手段，同時(shí)在生物醫(yī)學(xué)、公共安全、環(huán)境檢測(cè)、化學(xué)分析、工業(yè)無(wú)損檢測(cè)等宏觀領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景。太赫茲波科學(xué)技術(shù)現(xiàn)在已得到國(guó)際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，2004年2月，美國(guó)技術(shù)評(píng)論期刊公布了未來(lái)影響世界的十大關(guān)鍵技術(shù)，太赫茲科學(xué)技術(shù)位列第五。在最近幾年，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。太赫茲的重要性基于太赫茲波的許多獨(dú)特的性質(zhì)，如1)瞬態(tài)性脈沖的典型脈寬在皮秒量級(jí)，不但可以方便地進(jìn)行時(shí)間分辨的研究，而且通過(guò)取樣測(cè)量技術(shù)，能夠有效地抑制背景輻射噪音的干擾。2)寬帶性脈沖源通常只包含若干個(gè)周期的電磁振蕩，單個(gè)脈沖的頻帶可以覆蓋從幾GHz至幾十THz的范圍。3)低能性波THz的光子能量只有毫電子伏特，與X射線相比，不會(huì)因?yàn)楣庵码婋x而破壞被檢測(cè)的物質(zhì)，所以THz波更適合對(duì)“活體”進(jìn)行檢查。4)高穿透性輻射對(duì)于很多非極性物質(zhì)，如電介質(zhì)材料、塑料、紙箱以及布料等包裝材料有很強(qiáng)的穿透性，可用來(lái)對(duì)己經(jīng)包裝的物品進(jìn)行質(zhì)檢或者用于安全檢查。由于以這些獨(dú)特的性質(zhì)，使得它在各種超快過(guò)程探測(cè)、材料表征、環(huán)境檢測(cè)、物體成像、醫(yī)療診斷、高速光電子器件、寬帶移動(dòng)通信等物理學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、天文學(xué)和信息學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。當(dāng)前太赫茲波的功能器件是太赫茲波科學(xué)技術(shù)應(yīng)用中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，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。現(xiàn)有的太赫茲波功能器件通常結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大、實(shí)際制作困難、價(jià)格昂貴，因此小型化、低成本的太赫茲波器件是太赫茲波技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。目前國(guó)內(nèi)外很多科研機(jī)構(gòu)都致力于這方面的研究并取得了一定的進(jìn)展，但是對(duì)太赫茲波偏振分束器的研究少有報(bào)道。太赫茲波偏振分束器是一種非常重要的太赫茲波器件，可用于太赫茲波通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)太赫茲波的控制。因此有必要設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，體積小，便于集成，分束效率高的太赫茲偏振分束器以滿足未來(lái)太赫茲波技術(shù)應(yīng)用需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)分束效率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸大，實(shí)際制作過(guò)程困難，難以控制的不足，提供一種分束效率高的電控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
電控太赫茲波偏振分束器包括太赫茲波輸入端、聚合物傳輸波導(dǎo)、高電導(dǎo)率材料層、電極、基體、太赫茲波輸出端；聚合物傳輸波導(dǎo)由第一聚合物傳輸波導(dǎo)、第二聚合物傳輸波導(dǎo)和第三聚合物傳輸波導(dǎo)依次連接而成，第一聚合物傳輸波導(dǎo)和第三聚合物傳輸波導(dǎo)由內(nèi)導(dǎo)體和外層包覆層組成，第二聚合物傳輸波導(dǎo)由切除聚合物傳輸波導(dǎo)中內(nèi)導(dǎo)體以上的部分區(qū)域后的余下部分組成，高電導(dǎo)率材料層對(duì)稱放置在第二聚合物傳輸波導(dǎo)上，高電導(dǎo)率材料層的長(zhǎng)度與第二聚合物傳輸波導(dǎo)的長(zhǎng)度相等，高電導(dǎo)率材料層上兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有電極，聚合物傳輸波導(dǎo)嵌入在基體中，太赫茲波從太赫茲波輸入端沿聚合物傳輸波導(dǎo)輸入，當(dāng)在電極兩端加上電壓時(shí)，TE波從太赫茲波輸出端輸出，當(dāng)電極兩端無(wú)外加電壓時(shí)，TM波從太赫茲波輸出端輸出，這實(shí)現(xiàn)了電控偏振分束的功能。所述的基體為高阻硅，長(zhǎng)為5000 μ πΓ8000 μ m，寬為3000 μ πΓ5000 μ m，高為600μπΓ800μηι。所述的聚合物傳輸波導(dǎo)嵌入在基體中的深度為75μπΓ80μηι,內(nèi)導(dǎo)體的半徑為2(^!^3(^!11，外層包覆層的半徑5(^1^8(^111。所述的高電導(dǎo)率材料層長(zhǎng)為 1500μπΓ2000μπι，寬為800μπΓ 000μπι，厚為5μπΓ 0μπι ;高電導(dǎo)率材料層下側(cè)離圓心的距離為25μπΓ40μηι。所述的電極長(zhǎng)為1500 μ πΓ2000 μ m,寬為100 μ πΓ200 μ m,厚為20 μ m 40 μ m。本發(fā)明的電控太赫茲波偏振分束器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、尺寸小、控制方便、分束率高等優(yōu)點(diǎn)，滿足太赫茲無(wú)損檢測(cè)、醫(yī)學(xué)成像、太赫茲通信等領(lǐng)域的需求。


圖I是電控太赫茲波偏振分束器立體結(jié)構(gòu)示意 圖2是電控太赫茲波偏振分束器聚合物傳輸波導(dǎo)立體結(jié)構(gòu)示意 圖3是電控太赫茲波偏振分束器的截面示意 圖4是有外加電場(chǎng)時(shí)電控太赫茲波偏振分束器輸出端輸出的TE、TM波的傳輸曲線；
圖5是無(wú)外加電場(chǎng)時(shí)電控太赫茲波偏振分束器輸出端輸出的TM、TE波的傳輸曲線。
具體實(shí)施例方式如圖f 3所示，電控太赫茲波偏振分束器包括太赫茲波輸入端I、聚合物傳輸波導(dǎo)2、高電導(dǎo)率材料層3、電極4、基體5、太赫茲波輸出端6 ;聚合物傳輸波導(dǎo)2由第一聚合物傳輸波導(dǎo)7、第二聚合物傳輸波導(dǎo)8和第三聚合物傳輸波導(dǎo)9依次連接而成，第一聚合物傳輸波導(dǎo)7和第三聚合物傳輸波導(dǎo)9由內(nèi)導(dǎo)體10和外層包覆層11組成，第二聚合物傳輸波導(dǎo)8由切除聚合物傳輸波導(dǎo)中內(nèi)導(dǎo)體10以上的部分區(qū)域后的余下部分組成，高電導(dǎo)率材料層3對(duì)稱放置在第二聚合物傳輸波導(dǎo)8上，高電導(dǎo)率材料層3的長(zhǎng)度與第二聚合物傳輸波導(dǎo)8的長(zhǎng)度相等，高電導(dǎo)率材料層3上兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有電極4，聚合物傳輸波導(dǎo)2嵌入在基體5中，太赫茲波從太赫茲波輸入端I沿聚合物傳輸波導(dǎo)輸入，當(dāng)在電極4兩端加上電壓時(shí)，TE波從太赫茲波輸出端6輸出，當(dāng)電極4兩端無(wú)外加電壓時(shí)，TM波從太赫茲波輸出端6輸出，這實(shí)現(xiàn)了電控偏振分束的功能。所述的基體5為高阻硅，長(zhǎng)為5000 μ πΓ8000 μ m，寬為3000 μ πΓ5000 μ m，高為600 μ πΓ800 μ m。所述的聚合物傳輸波導(dǎo)2嵌入在基體5中的深度為75 μ πΓ80 μ m,內(nèi)導(dǎo)體10的半徑為20 μ πΓ30 μ m，外層包覆層11的半徑50 μ πΓ80 μ m。所述的高電導(dǎo)率材料層3長(zhǎng)為1500 μ πΓ2000 μ m,寬為800 μ πΓ ΟΟΟ μ m,厚為5 μ πΓ Ο μ m ;高電導(dǎo)率材料層3下側(cè)離圓心的距離為25 μ πΓ40 μ m。所述的電極4長(zhǎng)為1500 μ πΓ2000 μ m,寬為100 μ πΓ200 μ m,厚為 20 μ πΓ40 μ m。實(shí)施例I電控太赫茲波偏振分束器
太赫茲波從太赫茲波輸入端沿聚合物傳輸波導(dǎo)輸入?；w為高阻硅，折射率為3.42，基體長(zhǎng)為5000 μ m，寬為3000 μ m，高為600 μ m。聚合物傳輸波導(dǎo)嵌入在基體中的深度為75 μ m,內(nèi)導(dǎo)體的半徑為20 μ m,外層包覆層的半徑50 μ m。高電導(dǎo)率材料層長(zhǎng)為2000 μ m，寬為ΙΟΟΟμηι, 厚為5μηι ;高電導(dǎo)率材料層下側(cè)離圓心的距離為25 μ m。電極長(zhǎng)為2000 μ m,寬為200 μ m，厚為20 μ m。當(dāng)在電極兩端加上電壓時(shí)，TE波從太赫茲波輸出端輸出，電控太赫茲波偏振分束器太赫茲波輸出端輸出的TE、TM波的傳輸曲線如圖4所不,在頻率為O. 30THz O. 80THz范圍內(nèi)，TE波的最小傳輸率為99. 42%，TM波的最大傳輸率為O. 46% ;當(dāng)電極兩端無(wú)外加電壓時(shí)，TM波從太赫茲波輸出端輸出，電控太赫茲波偏振分束器太赫茲波輸出端輸出的TM、TE波的傳輸曲線如圖5所示，在頻率為O. 30THz O. 80THz范圍內(nèi)，TM波的最小傳輸率為99. 34%，TE波的最大傳輸率為O. 54%。這說(shuō)明通過(guò)對(duì)外加電場(chǎng)的控制，可以實(shí)現(xiàn)太赫茲波輸出端輸出TE波或者TM波,達(dá)到了電控偏振分束的目的。
權(quán)利要求
1.一種電控太赫茲波偏振分束器,其特征在于包括太赫茲波輸入端(I)、聚合物傳輸波導(dǎo)(2)、高電導(dǎo)率材料層(3)、電極(4)、基體(5)、太赫茲波輸出端(6);聚合物傳輸波導(dǎo)(2)由第一聚合物傳輸波導(dǎo)(7)、第二聚合物傳輸波導(dǎo)(8)和第三聚合物傳輸波導(dǎo)(9)順次連接而成，第一聚合物傳輸波導(dǎo)(7)和第三聚合物傳輸波導(dǎo)(9)由內(nèi)導(dǎo)體(10)和外層包覆層(11)組成，第二聚合物傳輸波導(dǎo)(8)由切除聚合物傳輸波導(dǎo)中內(nèi)導(dǎo)體(10)以上的部分區(qū)域后的余下部分組成，高電導(dǎo)率材料層(3)對(duì)稱放置在第二聚合物傳輸波導(dǎo)(8)上，高電導(dǎo)率材料層(3)的長(zhǎng)度與第二聚合物傳輸波導(dǎo)(8)的長(zhǎng)度相等，高電導(dǎo)率材料層(3)上兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有電極(4)，聚合物傳輸波導(dǎo)(2)嵌入在基體(5)中，太赫茲波從太赫茲波輸入端(I)沿聚合物傳輸波導(dǎo)輸入，當(dāng)在電極(4)兩端加上電壓時(shí)，TE波從太赫茲波輸出端(6)輸出，當(dāng)電極(4)兩端無(wú)外加電壓時(shí)，TM波從太赫茲波輸出端(6)輸出，這實(shí)現(xiàn)了電控偏振分束的功倉(cāng)泛。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電控太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的基體(5)為高阻娃，長(zhǎng)為 5000 μ πΓ8000 μ m,寬為 3000 μ πΓ5000 μ m,高為 600 μ πΓ800 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電控太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的聚合物傳輸波導(dǎo)(2)嵌入在基體(5)中的深度為75μπΓ80μπι，內(nèi)導(dǎo)體(10)的半徑為20 μ πΓ30 μ m，外層包覆層(11)的半徑50 μ m 80 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電控太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的高電導(dǎo)率材料層(3)長(zhǎng)為1500μπΓ2000μπι，寬為800 μ πΓ ΟΟΟ μ m，厚為5 μ πΓ Ο μ m ;高電導(dǎo)率材料層(3)下側(cè)離圓心的距離為25 μ m^40 μ m0
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電控太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的電極(4)長(zhǎng)為 1500 μ m 2000 μ m,寬為 100 μ m 200 μ m,厚為 20 μ m 40 μ m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電控太赫茲波偏振分束器。它包括太赫茲波輸入端、聚合物傳輸波導(dǎo)、高電導(dǎo)率材料層、電極、基體、太赫茲波輸出端；聚合物傳輸波導(dǎo)由第一聚合物傳輸波導(dǎo)、第二聚合物傳輸波導(dǎo)、第三聚合物傳輸波導(dǎo)依次連接而成，高電導(dǎo)率材料層對(duì)稱放置在第二聚合物傳輸波導(dǎo)上，高電導(dǎo)率材料層上兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有電極，聚合物傳輸波導(dǎo)嵌入在基體中，太赫茲波從太赫茲波輸入端沿聚合物傳輸波導(dǎo)輸入，當(dāng)在電極兩端加上電壓時(shí)，TE波從太赫茲波輸出端輸出，當(dāng)電極兩端無(wú)外加電壓時(shí)，TM波從太赫茲波輸出端輸出。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、尺寸小、控制方便、分束率高等優(yōu)點(diǎn)，滿足太赫茲無(wú)損檢測(cè)、醫(yī)學(xué)成像、太赫茲通信等領(lǐng)域的需求。
文檔編號(hào)G02F1/01GK102928996SQ20121038568
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者李九生 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院