專利名稱：三個三角形結(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，尤其涉及一種三個三角形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器。
背景技術(shù)：
太赫茲波或稱為太赫茲射線是從上個世紀(jì)80年代中后期才被正式命名的，在此以前科學(xué)家們統(tǒng)稱為遠(yuǎn)紅外射線。太赫茲波是指頻率在O. ITHflOTHz (波長在30 μ m 3mm)范圍的電磁波,介于微波與紅外之間。實(shí)際上,在1896年和1897年,Rubens和Nichols就涉及到這一波段，紅外光譜到達(dá)9 μ m和20 μ m，之后又有到達(dá)50 μ m的記載。之后的近百年時間，遠(yuǎn)紅外技術(shù)取得了許多成果，并且已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。但是涉及太赫茲波段的研究結(jié)果和數(shù)據(jù)非常少，主要是受到有效太赫茲產(chǎn)生源和靈敏探測器的限制，因此這一波段也被稱為太赫茲間隙。隨著上世紀(jì)80年代一系列新技術(shù)、新材料的發(fā)展，特別是超快技術(shù)的發(fā)展，獲 得寬帶穩(wěn)定的脈沖太赫茲源成為一種準(zhǔn)常規(guī)技術(shù)，太赫茲技術(shù)得以迅速發(fā)展。與微波和紅外相比，太赫茲波具有很多獨(dú)特的特性低能性、相干性、瞬態(tài)性、透射性等，使得它在成像、醫(yī)學(xué)診斷、通信、天文等領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。目前的無線通信寬帶已無法滿足人們對高速率無線通信的需求，由于太赫茲波在無線傳輸速度上可以達(dá)到lOGb/s，比當(dāng)前寬帶技術(shù)要快幾百至一千多倍，因此研發(fā)太赫茲波段無線通信系統(tǒng)能夠有效地滿足未來信息社會對超寬帶高速率的需求，具有廣闊的應(yīng)用前景和實(shí)際價值。太赫茲波偏振分束器是太赫茲波通信系統(tǒng)中非常重要的太赫茲波器件，目前國內(nèi)外很多科研機(jī)構(gòu)都致力于太赫茲偏振分束器的研究并取得了一定的進(jìn)展，但是這些器件透射率比較低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、體積大、難以制作。因此有必要設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小、分束效率高的太赫茲偏振分束器以滿足未來太赫茲波通信技術(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)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三個三角形結(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
三個三角形結(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、第一直波導(dǎo)、第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第四直波導(dǎo)、第一圓弧形波導(dǎo)、第二圓弧形波導(dǎo)、第一等邊三角形波導(dǎo)、第二等邊三角形波導(dǎo)、第三等邊三角形波導(dǎo)；第一直波導(dǎo)的右端連接在第一圓弧形波導(dǎo)下端點(diǎn)；第一等邊三角形波導(dǎo)、第二等邊三角形波導(dǎo)、第三等邊三角形波導(dǎo)共用一個頂點(diǎn)，并與第一圓弧形波導(dǎo)的上端相連；第一等邊三角形波導(dǎo)的一邊的一半作為第二等邊三角形波導(dǎo)的一條邊，第二等邊三角形波導(dǎo)的另一邊的一半作為第三等邊三角形波導(dǎo)的一條邊；第二圓弧形波導(dǎo)的上端連接在第一等邊三角形波導(dǎo)的一邊上，第二圓弧形波導(dǎo)的下端連接在第二直波導(dǎo)的右端；第二直波導(dǎo)的左端連接在第三直波導(dǎo)上；第四直波導(dǎo)放置在第二圓弧形波導(dǎo)的右上方；太赫茲波從太赫茲波輸入端輸入，TE波從第一信號輸出端輸出、TM波從第二信號輸出端輸出，獲得偏振分束的功能。
所述的第一直波導(dǎo)的長度為280 300 μ m,寬度為35 40 μ m,高度為30 35 μ m ;所述的第二直波導(dǎo)的長度為90 100 μ m,寬度為35 40 μ m,高度為30 35 μ m ;所述的第三直波導(dǎo)的長度為18(Γ200μπι，寬度為35 40 μ m，高度為30 35 μ m ;所述的第四直波導(dǎo)的長度為28(Γ300μπι，寬度為35 40 μ m，高度為30 35 μ m。所述的第一圓弧形波導(dǎo)的內(nèi)徑為27(Γ280μπι，外徑為30(Γ310μπι，所對的圓心角為6° 10° ;所述的第二圓弧形波導(dǎo)的內(nèi)徑為27(Γ280μπι，外徑為30(Γ310μπι，所對的圓心角為310° 315°。所述的第一等邊三角形波導(dǎo)的內(nèi)邊長為18(Γ 90μπι，外邊長為21(Γ220μπι。所述的第二等邊三角形波導(dǎo)的內(nèi)邊長為9(Γ95μπι，外邊長為105 110 μ m。所述的第三等邊三角形波導(dǎo)的內(nèi)邊長為9(Γ95 μ m，外邊長為105 110 μ m。所述的第四直波導(dǎo)與第二圓弧形波導(dǎo)之間的距離為2(Γ30 μ m。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)、第一圓弧形波導(dǎo)、第二圓弧形波導(dǎo)、第一等邊三角形波導(dǎo)、第二等邊三角形波導(dǎo)、第三等邊三角形波導(dǎo)的材料均為硅。本發(fā)明的三個三角形結(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(diǎn)。


圖I是三個三角形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的二維平面示意 圖2是三個三角形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的第一信號輸出端的TE波、TM波輸出功率曲線；
圖3是三個三角形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的第二信號輸出端的TM波、TE波輸出功率曲線。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，三個三角形結(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、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、第一圓弧形波導(dǎo)8、第二圓弧形波導(dǎo)9、第一等邊三角形波導(dǎo)10、第二等邊三角形波導(dǎo)11、第三等邊三角形波導(dǎo)12 ;第一直波導(dǎo)4的右端連接在第一圓弧形波導(dǎo)8下端點(diǎn)；第一等邊三角形波導(dǎo)10、第二等邊三角形波導(dǎo)11、第三等邊三角形波導(dǎo)12共用一個頂點(diǎn)，并與第一圓弧形波導(dǎo)8的上端相連；第一等邊三角形波導(dǎo)10的一邊的一半作為第二等邊三角形波導(dǎo)11的一條邊，第二等邊三角形波導(dǎo)10的另一邊的一半作為第三等邊三角形波導(dǎo)12的一條邊；第二圓弧形波導(dǎo)9的上端連接在第一等邊三角形波導(dǎo)10的一邊上，第二圓弧形波導(dǎo)9的下端連接在第二直波導(dǎo)5的右端；第二直波導(dǎo)5的左端連接在第三直波導(dǎo)6上；第四直波導(dǎo)7放置在第二圓弧形波導(dǎo)9的右上方；太赫茲波從太赫茲波輸入端I輸入，TE波從第一信號輸出端2輸出、TM波從第二信號輸出端3輸出，獲得偏振分束的功能。所述的第一直波導(dǎo)4的長度為280 300 μ m,寬度為35 40 μ m,高度為30 35 μ m ；所述的第二直波導(dǎo)5的長度為9(Γ100 μ m,寬度為35 40 μ m,高度為3(Γ35 μ m ;所述的第三直波導(dǎo)6的長度為18(Γ200 μ m,寬度為35 40 μ m,高度為3(Γ35 μ m ;所述的第四直波導(dǎo)7的長度為280 300 μ m,寬度為35 40 μ m,高度為30 35 μ m。所述的第一圓弧形波導(dǎo)8的內(nèi)徑為27(Γ280μπι，外徑為30(Γ310μπι，所對的圓心角為6° ^10° ;所述的第二圓弧形波導(dǎo)9的內(nèi)徑為27(Γ280μπι，外徑為30(Γ310μπι，所對的圓心角為310° 315°。所述的第一等·邊三角形波導(dǎo)10的內(nèi)邊長為18(Γ 90μπι，外邊長為21(Γ220μπι。所述的第二等邊三角形波導(dǎo)11的內(nèi)邊長為9(Γ95μπι，外邊長為105 110 μ m。所述的第三等邊三角形波導(dǎo)12的內(nèi)邊長為9(Γ95 μ m，外邊長為105 110 μ m。所述的第四直波導(dǎo)7與第二圓弧形波導(dǎo)9之間的距離為2(Γ30μπι。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、第一圓弧形波導(dǎo)8、第二圓弧形波導(dǎo)9、第一等邊三角形波導(dǎo)10、第二等邊三角形波導(dǎo)11、第三等邊三角形波導(dǎo)12的材料均為硅。實(shí)施例I
三個三角形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器
第一直波導(dǎo)的長度為280 μ m，寬度為40 μ m，高度為30 μ m ;第二直波導(dǎo)的長度為90 μ m,寬度為40 μ m,高度為30 μ m ;第三直波導(dǎo)的長度為200 μ m，寬度為40 μ m,高度為30 μ m;第四直波導(dǎo)的長度為300 μ m，寬度為40 μ m，高度為30 μ m。第一圓弧形波導(dǎo)的內(nèi) 徑為270μπι，外徑為310μπι，所對的圓心角為6° ;第二圓弧形波導(dǎo)的內(nèi)徑為270 μ m，外徑為310 μ m，所對的圓心角為310°。第一等邊三角形波導(dǎo)的內(nèi)邊長為190 μ m，外邊長為220 μ m。第二等邊三角形波導(dǎo)的內(nèi)邊長為95 μ m，外邊長為110 μ m。第三等邊三角形波導(dǎo)的內(nèi)邊長為95 μ m，外邊長為110 μ m。第四直波導(dǎo)與第二圓弧形波導(dǎo)之間的距離為20 μ m。第一直波導(dǎo)、第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第四直波導(dǎo)、第一圓弧形波導(dǎo)、第二圓弧形波導(dǎo)、第一等邊三角形波導(dǎo)、第二等邊三角形波導(dǎo)、第三等邊三角形波導(dǎo)的材料均為硅。第一信號輸出端的TE波、TM波輸出功率曲線如圖2所示，在O. 4^0. 95THz頻段范圍內(nèi)，TE波的最小傳輸出功率為99. 4%，TM波的最大傳輸出功率為O. 36%，這說明TE波從第一信號輸出端輸出。第二信號輸出端的TM波、TE波輸出功率曲線如圖3所示，在O. 4^0. 95THz頻段范圍內(nèi)，TM最小輸出功率為99. 5%，TE波最大傳輸出功率為O. 45%，這說明TM波從第二信號輸出端輸出。
權(quán)利要求
1.一種三個三角形結(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)、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)、第一圓弧形波導(dǎo)(8)、第二圓弧形波導(dǎo)(9)、第一等邊三角形波導(dǎo)(10)、第二等邊三角形波導(dǎo)(11)、第三等邊三角形波導(dǎo)(12);第一直波導(dǎo)(4)的右端連接在第一圓弧形波導(dǎo)(8)下端點(diǎn)；第一等邊三角形波導(dǎo)(10)、第二等邊三角形波導(dǎo)(11)、第三等邊三角形波導(dǎo)(12)共用一個頂點(diǎn)，并與第一圓弧形波導(dǎo)(8)的上端相連；第一等邊三角形波導(dǎo)(10)的一邊的一半作為第二等邊三角形波導(dǎo)(11)的一條邊，第二等邊三角形波導(dǎo)(10)的另一邊的一半作為第三等邊三角形波導(dǎo)(12)的一條邊；第二圓弧形波導(dǎo)(9)的上端連接在第一等邊三角形波導(dǎo)(10)的一邊上，第二圓弧形波導(dǎo)(9)的下端連接在第二直波導(dǎo)(5)的右端；第二直波導(dǎo)(5)的左端連接在第三直波導(dǎo)(6)上；第四直波導(dǎo)(7)放置在第二圓弧形波導(dǎo)(9)的右上方；太赫茲波從太赫茲波輸入端(I)輸入，TE波從第一信號輸出端(2 )輸出、TM波從第二信號輸出端(3 )輸出，獲得偏振分束的功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種三個三角形結(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)的長度為280 300 μ m,寬度為35 40 μ m,高度為30 35 μ m ;所述的第二直波導(dǎo)(5)的長度為90 100 μ m,寬度為35 40 μ m,高度為30 35 μ m ;所述的第三直波導(dǎo)(6)的長度為180 200μ m,寬度為35 40 μ m,高度為30 35 μ m ;所述的第四直波導(dǎo)(7)的長度為280 300 μ m,寬度為35 40 μ m,高度為30 35 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種三個三角形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的第一圓弧形波導(dǎo)(8)的內(nèi)徑為27(Γ280μπι，外徑為30(Γ310μπι，所對的圓心角為6° ^lO0 ;所述的第二圓弧形波導(dǎo)(9)的內(nèi)徑為27(Γ280μπι，外徑為30(Γ310 μ m，所對的圓心角為310° 315°。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種三個三角形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的第一等邊三角形波導(dǎo)(10)的內(nèi)邊長為18(Γ 90μπι，外邊長為21(Γ220μπι。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種三個三角形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的第二等邊三角形波導(dǎo)(11)的內(nèi)邊長為9(Γ95 μ m,外邊長為105 110 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種三個三角形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的第三等邊三角形波導(dǎo)(12)的內(nèi)邊長為9(Γ95μπι，外邊長為105 ΙΙΟμπι。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種三個三角形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的第四直波導(dǎo)(7)與第二圓弧形波導(dǎo)(9)之間的距離為2(Γ30 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種三個三角形結(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)、第一圓弧形波導(dǎo)(8)、第二圓弧形波導(dǎo)(9)、第一等邊三角形波導(dǎo)(10)、第二等邊三角形波導(dǎo)(11)、第三等邊三角形波導(dǎo)(12)的材料均為硅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三個三角形結(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、第一直波導(dǎo)、第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第四直波導(dǎo)、第一圓弧形波導(dǎo)、第二圓弧形波導(dǎo)、第一等邊三角形波導(dǎo)、第二等邊三角形波導(dǎo)、第三等邊三角形波導(dǎo)。太赫茲波從信號輸入端輸入，第一信號輸出端輸出TE波，第二信號輸出端輸出TM波，獲得偏振分束的功能。本發(fā)明的三個三角形結(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(diǎn)。
文檔編號G02B6/27GK102928929SQ201210449960
公開日2013年2月13日 申請日期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 申請人:中國計量學(xué)院