專利名稱：對(duì)稱結(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，尤其涉及一種對(duì)稱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器。
背景技術(shù)：
太赫茲(Terahertz，簡(jiǎn)稱THz)波是指頻率在O. ITHz IOTHz范圍內(nèi)的電磁波，由于太赫茲處在電磁波譜的特殊位置，使它具有很多優(yōu)越特性。近年來(lái)，全世界各國(guó)研究學(xué)者對(duì)太赫茲技術(shù)給予了極大關(guān)注，使得太赫茲波的產(chǎn)生、探測(cè)及應(yīng)用技術(shù)等都取得了很大進(jìn)步，形成了一個(gè)新興交叉學(xué)科領(lǐng)域——太赫茲科學(xué)技術(shù)。由于太赫茲可以提供高達(dá)lOGb/s的無(wú)線傳輸速率，太赫茲通信成為太赫茲技術(shù)應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一。太赫茲波通信系統(tǒng)離不開各種太赫茲波功能器件的性能保障。雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)于太赫茲波功能器件的研究已經(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(diǎn)和難點(diǎn)，相比太赫茲波產(chǎn)生和檢測(cè)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(jìn)行深入的探索和研究?！ぬ掌澆ㄆ穹质魇且环N非常重要的太赫茲波器件，用于控制太赫茲波系統(tǒng)中的太赫茲波傳輸。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?，F(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(jià)格昂貴，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，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(lái)太赫茲波技術(shù)應(yīng)用需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)偏振分束率比較低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)際制作困難，成本高的不足，提供一種對(duì)稱結(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
對(duì)稱結(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、上端凹槽形波導(dǎo)、偏振分束波導(dǎo)區(qū)域、下端凹槽形波導(dǎo)、基體；基體上設(shè)有上端凹槽形波導(dǎo)、偏振分束波導(dǎo)區(qū)域、下端凹槽形波導(dǎo)，上端凹槽形波導(dǎo)凹槽中心底端與偏振分束波導(dǎo)區(qū)域的中心頂端連接，偏振分束波導(dǎo)區(qū)域的中心底端與下端凹槽形波導(dǎo)的凹槽中心頂端連接，偏振分束波導(dǎo)區(qū)域包括圓環(huán)波導(dǎo)、兩個(gè)矩形環(huán)波導(dǎo)、兩個(gè)圓環(huán)波導(dǎo)和兩個(gè)矩形柱波導(dǎo)，圓環(huán)波導(dǎo)外左右對(duì)稱設(shè)有矩形環(huán)波導(dǎo)，矩形環(huán)波導(dǎo)與圓環(huán)波導(dǎo)的外環(huán)連接，圓環(huán)波導(dǎo)內(nèi)左右對(duì)稱順次設(shè)有矩形柱波導(dǎo)、圓環(huán)波導(dǎo)，圓環(huán)波導(dǎo)通過(guò)矩形柱波導(dǎo)與圓環(huán)波導(dǎo)的內(nèi)環(huán)連接；太赫茲波信號(hào)從信號(hào)輸入端輸入，分束波分別從第一信號(hào)輸出端，第二信號(hào)輸出端輸出。所述的基體的材料是二氧化硅，基體的長(zhǎng)度為2000 μ πΓ2200 μ m，寬度為1800μπΓ2000μπι，厚度為200μπΓ300μπι;所述波導(dǎo)的材料為硅，厚度均為40μπΓ50μπι。所述的上端凹槽形波導(dǎo)由兩條水平波導(dǎo)和一條凹形波導(dǎo)組成，凹形波導(dǎo)的長(zhǎng)度為900 μ πΓ ΟΟΟ μ m,寬度為40 μ πΓ80 μ m,凹形波導(dǎo)的深度為80 μ πΓ ΟΟ μ m,兩條水平波導(dǎo)的長(zhǎng)度均為400μπΓ500μηι,寬度均為40 μ πΓ80 μ m。所述的下端凹槽形波導(dǎo)由左側(cè)水平波導(dǎo)、右側(cè)水平波導(dǎo)和凹形波導(dǎo)組成，凹形波導(dǎo)的長(zhǎng)度為900 μ πΓ ΟΟΟ μ m，寬度為40 μ πΓ80 μ m,凹形波導(dǎo)的深度為80 μ πΓ ΟΟ μ m,左側(cè)水平波導(dǎo)的長(zhǎng)度為200 μ πΓ300 μ m,寬度為40 μ πΓ80 μ m ;右側(cè)水平波導(dǎo)的長(zhǎng)度為400 μ πΓ500 μ m,寬度為40 μ ηΓ80 μ m。所述的圓環(huán)波導(dǎo)的波導(dǎo)寬度為40 μ πΓ80 μ m,最外圈的半徑為500 μ πΓ600 μ m。所述的矩形環(huán)波導(dǎo)的外環(huán)長(zhǎng)度為150 μ πΓ300 μ m,外環(huán)寬度為400 μ ηΓ600 μ m,波導(dǎo)的寬度為40 μ ηΓ80 μ m。所述的圓環(huán)波導(dǎo)的外環(huán)半徑為200 μ πΓ250 μ m,波導(dǎo)寬度為40 μ πΓ80 μ m。所述的矩形柱波導(dǎo)的長(zhǎng)度為80 μ πΓ ΟΟ μ m,寬度為50 μ πΓ60 μ m。本發(fā)明的對(duì)稱結(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)，滿足太赫茲波通信等領(lǐng)域應(yīng)用的要求。


圖I是對(duì)稱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖I是對(duì)稱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的平面結(jié)構(gòu)示意 圖3是太赫茲波偏振分束器第一信號(hào)輸出端的TE、TM波輸出功率曲線；
圖4是太赫茲波偏振分束器第二信號(hào)輸出端的TM、TE波輸出功率曲線。
具體實(shí)施例方式如圖f 2所示，對(duì)稱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器包括包括信號(hào)輸入端I、第一信號(hào)輸出端2、第二信號(hào)輸出端3、上端凹槽形波導(dǎo)4、偏振分束波導(dǎo)區(qū)域5、下端凹槽形波導(dǎo)6、基體7 ;基體7上設(shè)有上端凹槽形波導(dǎo)4、偏振分束波導(dǎo)區(qū)域5、下端凹槽形波導(dǎo)6，上端凹槽形波導(dǎo)4凹槽中心底端與偏振分束波導(dǎo)區(qū)域5的中心頂端連接，偏振分束波導(dǎo)區(qū)域5的中心底端與下端凹槽形波導(dǎo)6的凹槽中心頂端連接，偏振分束波導(dǎo)區(qū)域5包括圓環(huán)波導(dǎo)8、兩個(gè)矩形環(huán)波導(dǎo)9、兩個(gè)圓環(huán)波導(dǎo)10和兩個(gè)矩形柱波導(dǎo)11，圓環(huán)波導(dǎo)8外左右對(duì)稱設(shè)有矩形環(huán)波導(dǎo)9，矩形環(huán)波導(dǎo)9與圓環(huán)波導(dǎo)8的外環(huán)連接，圓環(huán)波導(dǎo)8內(nèi)左右對(duì)稱順次設(shè)有矩形柱波導(dǎo)11、圓環(huán)波導(dǎo)10，圓環(huán)波導(dǎo)10通過(guò)矩形柱波導(dǎo)11與圓環(huán)波導(dǎo)8的內(nèi)環(huán)連接；太赫茲波信號(hào)從信號(hào)輸入端I輸入，分束波分別從第一信號(hào)輸出端2,第二信號(hào)輸出端3輸出。所述的基體7的材料是二氧化硅，基體7的長(zhǎng)度為2000 μ πΓ2200 μ m，寬度為1800μπΓ2000μπι，厚度為200μπΓ300μπι ;所述波導(dǎo)的材料為硅，厚度均為40μπΓ50μπι。所述的上端凹槽形波導(dǎo)4由兩條水平波導(dǎo)和一條凹形波導(dǎo)組成，凹形波導(dǎo)的長(zhǎng)度為900 μ πΓ ΟΟΟ μ m,寬度為40 μ πΓ80 μ m,凹形波導(dǎo)的深度為80 μ πΓ ΟΟ μ m,兩條水平波導(dǎo)的長(zhǎng)度均為400μπΓ500μηι,寬度均為40 μ πΓ80 μ m。所述的下端凹槽形波導(dǎo)6由左側(cè)水平波導(dǎo)、右側(cè)水平波導(dǎo)和凹形波導(dǎo)組成，凹形波導(dǎo)的長(zhǎng)度為900 μ πΓ ΟΟΟ μ m，寬度為40 μ πΓ80 μ m,凹形波導(dǎo)的深度為80 μ πΓ ΟΟ μ m,左側(cè)水平波導(dǎo)的長(zhǎng)度為200 μ πΓ300 μ m,寬度為40 μ πΓ80 μ m ;右側(cè)水平波導(dǎo)的長(zhǎng)度為400 μ πΓ500 μ m,寬度為40 μ ηΓ80 μ m。所述的圓環(huán)波導(dǎo)8的波導(dǎo)寬度為40 μ πΓ80 μ m,最外圈的半徑為500 μ πΓ600 μ m。所述的矩形環(huán)波導(dǎo)9的外環(huán)長(zhǎng)度為150 μ πΓ300 μ m,外環(huán)寬度為400 μ πΓ600 μ m,波導(dǎo)的寬度為40 μ m 80 μ m。所述的圓環(huán)波導(dǎo)10的外環(huán)半徑為200 μ m 250 μ m,波導(dǎo)寬度為40 μ m 80 μ m。所述的矩形柱波導(dǎo)11的長(zhǎng)度為80 μ πΓ ΟΟ μ m,寬度為50 μ πΓ60 μ m。實(shí)施例I
基體的材料是二氧化硅，長(zhǎng)為2000 μ m,寬為1800 μ m,厚為200 μ m ;波導(dǎo)的材料為硅，厚度均為40 μ m。上端凹槽形波導(dǎo)由兩條水平波導(dǎo)和一條凹形波導(dǎo)組成，凹形波導(dǎo)線的的長(zhǎng)度為1000 μ m，寬度為80 μ m，凹形波導(dǎo)的深度為80 μ m，兩條水平波導(dǎo)的長(zhǎng)度均為500 μ m，寬度均為80 μ m。下端凹槽形波導(dǎo)由左側(cè)水平波導(dǎo)、右側(cè)水平波導(dǎo)和凹形波導(dǎo)組成，凹形波導(dǎo)的長(zhǎng)度為1000 μ m，寬度為80 μ m，凹形波導(dǎo)的深度為80 μ m，左側(cè)水平波導(dǎo)的長(zhǎng)度為300 μ m,寬度為80 μ m ;右側(cè)水平波導(dǎo)的長(zhǎng)度為500 μ m,寬度為80 μ m。圓環(huán)波導(dǎo)的波導(dǎo)寬度為80 μ m,最外圈的半徑為600 μ m。矩形環(huán)波導(dǎo)的外環(huán)長(zhǎng)度為300 μ m,外環(huán)寬度為600 μ m,波導(dǎo)的寬度為80 μ m。圓環(huán) 波導(dǎo)的外環(huán)半徑為250 μ m，波導(dǎo)寬度為80 μ m。矩形柱波導(dǎo)的長(zhǎng)度為100 μ m,寬度為60 μ m。對(duì)稱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的第一信號(hào)輸出端的TE波、TM波輸出功率曲線如圖3所示，在O. 8 I. OTHz頻段內(nèi)，TE波最小輸出功率為99. 79%，TM波最大輸出功率為O. 13% ;對(duì)稱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的第二信號(hào)輸出端的TM波、TE波輸出功率曲線如圖4所示，在O. 8 I. OTHz頻段內(nèi)，TM波最小輸出功率為99. 36%，TE波最大輸出功率為O. 17%。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)稱結(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)、上端凹槽形波導(dǎo)(4)、偏振分束波導(dǎo)區(qū)域(5)、下端凹槽形波導(dǎo)(6)、基體(7);基體(7)上設(shè)有上端凹槽形波導(dǎo)(4)、偏振分束波導(dǎo)區(qū)域(5)、下端凹槽形波導(dǎo)(6)，上端凹槽形波導(dǎo)(4)凹槽中心底端與偏振分束波導(dǎo)區(qū)域(5)的中心頂端連接，偏振分束波導(dǎo)區(qū)域(5)的中心底端與下端凹槽形波導(dǎo)(6)的凹槽中心頂端連接，偏振分束波導(dǎo)區(qū)域(5)包括圓環(huán)波導(dǎo)(8)、兩個(gè)矩形環(huán)波導(dǎo)(9)、兩個(gè)圓環(huán)波導(dǎo)(10)和兩個(gè)矩形柱波導(dǎo)(11)，圓環(huán)波導(dǎo)(8)外左右對(duì)稱設(shè)有矩形環(huán)波導(dǎo)(9),矩形環(huán)波導(dǎo)(9)與圓環(huán)波導(dǎo)(8)的外環(huán)連接，圓環(huán)波導(dǎo)(8)內(nèi)左右對(duì)稱順次設(shè)有矩形柱波導(dǎo)(11 )、圓環(huán)波導(dǎo)(10)，圓環(huán)波導(dǎo)(10)通過(guò)矩形柱波導(dǎo)(11)與圓環(huán)波導(dǎo)(8)的內(nèi)環(huán)連接；太赫茲波信號(hào)從信號(hào)輸入端(I)輸入，分束波分別從第一信號(hào)輸出端(2),第二信號(hào)輸出端(3)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種對(duì)稱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的基體(7)的材料是二氧化硅，基體(7)的長(zhǎng)度為2000 μ πΓ2200 μ m，寬度為1800 μ πΓ2000 μ m，厚度為200 μ πΓ300 μ m ;所述波導(dǎo)的材料為硅，厚度均為40 μ πΓ50 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種對(duì)稱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的上端凹槽形波導(dǎo)(4)由兩條水平波導(dǎo)和一條凹形波導(dǎo)組成，凹形波導(dǎo)的長(zhǎng)度為900 μ πΓ ΟΟΟ μ m,寬度為40 μ πΓ80 μ m,凹形波導(dǎo)的深度為80 μ πΓ ΟΟ μ m,兩條水平波導(dǎo)的長(zhǎng)度均為400 μ πΓ500 μ m,寬度均為40 μ πΓ80 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種對(duì)稱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的下端凹槽形波導(dǎo)(6)由左側(cè)水平波導(dǎo)、右側(cè)水平波導(dǎo)和凹形波導(dǎo)組成，凹形波導(dǎo)的長(zhǎng)度為900 μ πΓ ΟΟΟ μ m,寬度為40 μ πΓ80 μ m,凹形波導(dǎo)的深度為80 μ πΓ ΟΟ μ m,左側(cè)水平波導(dǎo)的長(zhǎng)度為200 μ πΓ300 μ m,寬度為40 μ πΓ80 μ m ;右側(cè)水平波導(dǎo)的長(zhǎng)度為400 μ πΓ500 μ m,寬度為 40 μ πΓ80 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種對(duì)稱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的圓環(huán)波導(dǎo)(8)的波導(dǎo)寬度為40 μ πΓ80 μ m,最外圈的半徑為500 μ πΓ600 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種對(duì)稱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的矩形環(huán)波導(dǎo)(9)的外環(huán)長(zhǎng)度為150μπΓ300μηι,外環(huán)寬度為400 μ πΓ600 μ m,波導(dǎo)的寬度為40 μ m^80 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種對(duì)稱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的圓環(huán)波導(dǎo)(10)的外環(huán)半徑為200μπΓ250μπι，波導(dǎo)寬度為40 μ m 80 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種對(duì)稱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的矩形柱波導(dǎo)(11)的長(zhǎng)度為80 μ πΓ ΟΟ μ m,寬度為50 μ πΓ60 μ m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對(duì)稱結(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，上端凹槽形波導(dǎo)，偏振分束波導(dǎo)區(qū)域，下端凹槽形波導(dǎo)，基體；上端凹槽形波導(dǎo)凹槽中心底端與偏振分束波導(dǎo)區(qū)域的中心頂端連接，偏振分束波導(dǎo)區(qū)域的中心底端與下端凹槽形波導(dǎo)的凹槽中心頂端連接，偏振分束波導(dǎo)區(qū)域包括圓環(huán)波導(dǎo)、對(duì)稱矩形環(huán)波導(dǎo)、對(duì)稱圓環(huán)波導(dǎo)和對(duì)稱矩形柱波導(dǎo)波導(dǎo)，信號(hào)從信號(hào)輸入端輸入，分束波分別從第一信號(hào)輸出端，第二信號(hào)輸出端輸出。本發(fā)明的對(duì)稱結(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)，滿足太赫茲波通信等領(lǐng)域應(yīng)用的要求。
文檔編號(hào)G02B6/126GK102928916SQ20121044977
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者李九生 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院