專利名稱：串接三個(gè)半圓弧結(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，尤其涉及一種串接三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器。
背景技術(shù)：
太赫茲輻射是對(duì)一個(gè)特定波段的電磁輻射的統(tǒng)稱，它在電磁波譜中位于微波和紅外輻射之間，在電子學(xué)領(lǐng)域里，這一頻段的電磁波又被稱作毫米波和亞毫米波；而在光譜學(xué)領(lǐng)域，它也被稱為遠(yuǎn)紅外射線。太赫茲波頻率在O. Γ ΟΤΗζ或波長(zhǎng)為30 μ m 3 mm范圍內(nèi)的電磁波。由于缺乏太赫茲波段的高效率的發(fā)射源和靈敏的探測(cè)器，這一波段的電磁輻射并沒有得到深入研究，在太赫茲波兩側(cè)的微波和紅外輻射則早已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在通信、探測(cè)、光譜、成像等眾多領(lǐng)域，太赫茲波段成為不為人熟悉的“空白”，被稱為電磁波譜的太赫茲空隙。在近二十年中，主要是得益于超快光電子技術(shù)和低尺度半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，為太赫茲波段提供了合適的光源和探測(cè)手段，太赫茲科學(xué)和技術(shù)才得以飛速的發(fā)展。
國(guó)內(nèi)外對(duì)于太赫茲波的研究主要集中在太赫茲波產(chǎn)生和檢測(cè)技術(shù)上，對(duì)于太赫茲波的功能器件研究也已逐漸展開。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)?，F(xiàn)有的太赫茲波器件有太赫茲波產(chǎn)生和檢測(cè)裝置，太赫茲波傳輸波導(dǎo)，但是這些器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大并且價(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。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，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)透射率比較低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)際制作過程困難，成本較高的不足，提供一種高分束率的串接三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
串接三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器包括信號(hào)輸入端、第一信號(hào)輸出端、第二信號(hào)輸出端、第一直波導(dǎo)、第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第四直波導(dǎo)、第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、第二個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、第三個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、第一包覆層、第二包覆層；第一直波導(dǎo)的右端連接在第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的中間，且第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的開口向右；第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、第二直波導(dǎo)、第二個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、第三直波導(dǎo)順次連接成一個(gè)閉合曲狀結(jié)構(gòu)；第二個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的右側(cè)中間與第四直波導(dǎo)的左端相連；第四直波導(dǎo)的右端連接在第三個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的左側(cè)中間位置，且第三個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的開口向右；第一包覆層均勻?qū)ΨQ包裹在第二直波導(dǎo)的周圍，第二包覆層均勻?qū)ΨQ包裹在第三直波導(dǎo)的周圍；信號(hào)從信號(hào)輸入端輸入，經(jīng)過第一包覆層和第二包覆層的非對(duì)稱耦合作用，第一包覆層和第二包覆層的材料均為雙折射材料，TE和TM偏振波在雙折射率材料中有不同的傳輸特性，第一信號(hào)輸出端輸出TE波；在有外加電場(chǎng)時(shí)，第二信號(hào)輸出端輸出TM波，獲得偏振分束性能。
所述的第一直波導(dǎo)的長(zhǎng)度為300 μ πΓ400 μ m,寬為250 μ πΓ400 μ m,高為200μπΓ300μπι ;所述的第二直波導(dǎo)的長(zhǎng)度為350μπΓ650μπι，寬為250μπΓ400μπι，高為200μπΓ300μπι ;所述的第三直波導(dǎo)的長(zhǎng)度為350μπΓ650μπι，寬為250μπΓ400μπι，高為200μπΓ300μπι;所述的第四直波導(dǎo)的長(zhǎng)度為350μπΓ550μπι，寬為250μπΓ400μπι，高為200 μ πΓ300 μ m。所述的第一包覆層的長(zhǎng)度d為300 μ πΓ600 μ m，第二包覆層的長(zhǎng)度L為150 μ πΓ300 μ m。所述的第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、第二個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、第三個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的半徑均為r，r為200 μ πΓ500 μ m。所述的第一包覆層和第二包覆層的材料均為雙折射材料。所述的第一直波導(dǎo)、第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第四直波導(dǎo)、第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、第二個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、第三個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的材料均為娃。本發(fā)明的串聯(lián)三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分束率高，尺寸小，成本低，便于制作等優(yōu)點(diǎn)。


圖I是串接三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器示意圖；
圖2是串接三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器參數(shù)示意 圖3是串接三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器第一信號(hào)輸出端TE、TM波的輸出功率曲線 圖4是串接三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器第二信號(hào)輸出端TM、TE波的輸出功率曲線圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，串接三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器包括信號(hào)輸入端I、第一信號(hào)輸出端2、第二信號(hào)輸出端3、第一直波導(dǎo)4、第二直波導(dǎo)5、第三直波導(dǎo)6、第四直波導(dǎo)7、第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)8、第二個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)9、第三個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)10、第一包覆層11、第二包覆層12 ;第一直波導(dǎo)4的右端連接在第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)8的中間，且第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)8的開口向右；第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)8、第二直波導(dǎo)5、第二個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)9、第三直波導(dǎo)6順次連接成一個(gè)閉合曲狀結(jié)構(gòu)；第二個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)9的右側(cè)中間與第四直波導(dǎo)7的左端相連；第四直波導(dǎo)7的右端連接在第三個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)10的左側(cè)中間位置，且第三個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)10的開口向右；第一包覆層11均勻?qū)ΨQ包裹在第二直波導(dǎo)5的周圍，第二包覆層12均勻?qū)ΨQ包裹在第三直波導(dǎo)6的周圍；信號(hào)從信號(hào)輸入端I輸入，經(jīng)過第一包覆層11和第二包覆層12的非對(duì)稱耦合作用，第一包覆層11和第二包覆層12均為雙折射材料，TE和TM偏振波在雙折射率材料中有不同的傳輸特性，第一信號(hào)輸出端輸出TE波；在有外加電場(chǎng)時(shí)，第二信號(hào)輸出端輸出TM波,獲得偏振分束性能。所述的第一直波導(dǎo)4的長(zhǎng)度為300 μ πΓ400 μ m,寬為250 μ πΓ400 μ m,高為200 μ πΓ300 μ m ;所述的第二直波導(dǎo)5的長(zhǎng)度為350 μ πΓ650 μ m,寬為250 μ πΓ400 μ m,高為200 μ πΓ300 μ m ;所述的第三直波導(dǎo)6的長(zhǎng)度為350 μ πΓ650 μ m,寬為250 μ πΓ400 μ m,高為200μπΓ300μπι;所述的第四直波導(dǎo)7的長(zhǎng)度為350μπΓ550μπι，寬為250 μ πΓ400 μ m，高為200 μ m^300 μ mo所述的第一包覆層11的長(zhǎng)度d為300 μ πΓ600 μ m，第二包覆層12的長(zhǎng)度L為150 μ πΓ300 μ m。所述的第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)8、第二個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)9、第三個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)10的半徑均為r，r為200 μ πΓ500 μ m。所述的第一包覆層11和第二包覆層12的材料均為雙折射材料。所述的第一直波導(dǎo)4、第二直波導(dǎo)5、第三直波導(dǎo)6、第四直波導(dǎo)7、第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)8、第二個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)9、第三個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)10的材料均為娃。實(shí)施例I
串接三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器
第一直波導(dǎo)的長(zhǎng)度為350 μ m,寬為300 μ m,高為250 μ m ;第二直波導(dǎo)的長(zhǎng)度為500 μ m,寬為300 μ m,高為250 μ m ;第三直波導(dǎo)的長(zhǎng)度為500 μ m,寬為300 μ m,高為250 μ m ;第四直波導(dǎo)的長(zhǎng)度為500 μ m,寬為300 μ m,高為250 μ m。第一包覆層的長(zhǎng)度d為450 μ m,第二包覆層的長(zhǎng)度L為200 μ m。第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、第二個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、第三個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的半徑均為r，r為300 μ m。第一包覆層和第二包覆層的材料均為雙折射材料。第一直波導(dǎo)、第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第四直波導(dǎo)、第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、第二個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、第三個(gè) 半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的材料均為硅。串接三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器第一信號(hào)輸出端輸出的TE波、TM波的傳輸曲線如圖3所示，在I. (Tl. 5THz頻段范圍內(nèi)，TE波的最小傳輸功率為98. 3%，TM波的最大傳輸功率為O. 76%。串接三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器第二信號(hào)輸出端輸出的TM波、TE波的傳輸曲線如圖4所示，在I. (Tl. 5THz頻段范圍內(nèi)，TM波最小傳輸功率為98. 5%，TE波最大傳輸功率為O. 72%。這說明本發(fā)明所設(shè)計(jì)的串接三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的第一信號(hào)輸出端輸出TE波,第二信號(hào)輸出端輸出TM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
1.一種串接三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于包括信號(hào)輸入端(I)、第一信號(hào)輸出端(2)、第二信號(hào)輸出端(3)、第一直波導(dǎo)(4)、第二直波導(dǎo)(5)、第三直波導(dǎo)(6)、第四直波導(dǎo)(7)、第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(8)、第二個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(9)、第三個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(10)、第一包覆層(11 )、第二包覆層(12);第一直波導(dǎo)(4)的右端連接在第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(8)的周圍，且第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu) (8)的開口向右；第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(8)、第二直波導(dǎo)(5)、第二個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(9)、第三直波導(dǎo)(6)順次連接成一個(gè)閉合曲狀結(jié)構(gòu)；第二個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(9)的右側(cè)中間與第四直波導(dǎo)(7)的左端相連；第四直波導(dǎo)(7)的右端連接在第三個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(10)的左側(cè)中間位置，且第三個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(10)的開口向右；第一包覆層(11)均勻?qū)ΨQ包裹在第二直波導(dǎo)(5 )的周圍，第二包覆層(12 )均勻?qū)ΨQ包裹在第三直波導(dǎo)(6)的周圍；信號(hào)從信號(hào)輸入端(I)輸入，經(jīng)過第一包覆層(11)和第二包覆層(12)的非對(duì)稱I禹合作用，第一信號(hào)輸出端(2)輸出TE波,第二信號(hào)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所述的一種串接三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的第一直波導(dǎo)(4)的長(zhǎng)度為300μπΓ400μηι,寬為250 μ πΓ400 μ m,高為200 μ πΓ300 μ m ;所述的第二直波導(dǎo)(5)的長(zhǎng)度為350 μ πΓ650 μ m,寬為250 μ πΓ400 μ m，高為200 μ πΓ300 μ m ;所述的第三直波導(dǎo)(6)的長(zhǎng)度為350 μ πΓ650 μ m,寬為250 μ πΓ400 μ m，高為200 μ πΓ300 μ m ;所述的第四直波導(dǎo)(7)的長(zhǎng)度為350 μ πΓ550 μ m，寬為250 μ m 400 μ m,高為 200 μ m 300 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種串接三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的第一包覆層(11)的長(zhǎng)度d為300μπΓ600μπι，第二包覆層(12)的長(zhǎng)度L為150 μ m 300 μ mD
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種串接三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(8)、第二個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(9)、第三個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(10)的半徑均為r, r為200 μ m^500 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種串接三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的第一包覆層(11)和第二包覆層(12)的材料均為雙折射材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種串接三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的第一直波導(dǎo)(4)、第二直波導(dǎo)(5)、第三直波導(dǎo)(6)、第四直波導(dǎo)(7)、第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(8)、第二個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(9)、第三個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(10)的材料均為硅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種串接三個(gè)半圓弧結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器。它包括信號(hào)輸入端、第一信號(hào)輸出端、第二信號(hào)輸出端、第一直波導(dǎo)、第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第四直波導(dǎo)、第一個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、第二個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、第三個(gè)半圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、第一包覆層、第二包覆層；第一包覆層均勻?qū)ΨQ包裹在第二直波導(dǎo)的周圍，第二包覆層均勻?qū)ΨQ包裹在第三直波導(dǎo)的周圍；信號(hào)從信號(hào)輸入端輸入，經(jīng)過第一包覆層和第二包覆層的非對(duì)稱耦合作用，第一信號(hào)輸出端輸出TE波，第二信號(hào)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(jiǎn)單，分束率高，尺寸小，成本低，便于制作等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B6/27GK102902012SQ20121038568
公開日2013年1月30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