本發(fā)明涉及太赫茲波偏振分束器，尤其涉及一種周期性交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器。

背景技術(shù)：
太赫茲技術(shù)是二十世紀(jì)80年代末發(fā)展起來(lái)的一種新技術(shù)。太赫茲頻域是指頻率在0.1THz～10THz，太赫茲波獨(dú)特的頻率范圍(位于微波頻段和光頻段之間)覆蓋了多數(shù)大分子物質(zhì)的分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)光譜，因此多數(shù)大分子物質(zhì)在太赫茲頻段無(wú)論其吸收譜、反射譜還是發(fā)射譜都具有明顯的指紋譜特性，這一點(diǎn)是微波所不具備的。此外，太赫茲波可以不同程度地穿透多數(shù)物質(zhì)，這個(gè)特點(diǎn)為紅外輻射所不具備。這些特點(diǎn)決定了太赫茲技術(shù)存在的價(jià)值，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)線通信和雷達(dá)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。近年來(lái)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，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，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，但是太赫茲波偏振分束器作為太赫茲波功能器件研究中的重點(diǎn)和難點(diǎn)其現(xiàn)有的研究成果和進(jìn)展還十分有限，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)滿足未來(lái)太赫茲波技術(shù)應(yīng)用需要。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。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種周期性交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器。周期性交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器包括交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)金屬傳輸層、基體、反射金屬板、信號(hào)輸入端、第一信號(hào)輸出端、第二信號(hào)輸出端；基體上、下表面分別與交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)金屬傳輸層、金屬反射板相連，信號(hào)從信號(hào)輸入端輸入，依次經(jīng)過(guò)交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)金屬傳輸層和基體達(dá)到金屬反射板，由金屬反射板向兩個(gè)方向反射，第一信號(hào)輸出端輸出TE波、第二信號(hào)輸出端輸出TM波；交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)金屬傳輸層包括100×100個(gè)交錯(cuò)矩形金屬單元，交錯(cuò)矩形金屬單元包括左上第一矩形貼片、左下第一矩形貼片、右上第一矩形貼片、右下第一矩形貼片、左上第二矩形貼片、左下第二矩形貼片、左上第三矩形貼片、左下第三矩形貼片、中上矩形貼片、中下矩形貼片、右上第二矩形貼片、右下第二矩形貼片、右上第三矩形貼片、右下第三矩形貼片、左中第一矩形貼片、右中第一矩形貼片、左中第二矩形貼片、左中第三矩形貼片、中心矩形貼片、右中第二矩形貼片、右中第三矩形貼片；交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)金屬傳輸層中心從左到右順次設(shè)有左中第一矩形貼片、左中第二矩形貼片、左中第三矩形貼片、中心矩形貼片、右中第二矩形貼片、右中第三矩形貼片、第一矩形貼片，左中第一矩形貼片上、下分別設(shè)有左上第一矩形貼片、左下第一矩形貼片，左中第二矩形貼片上、下分別設(shè)有第二矩形貼片、左下第二矩形貼片，左中第三矩形貼片上、下分別設(shè)有左上第三矩形貼片、左下第三矩形貼片，中心矩形貼片上、下分別設(shè)有中上矩形貼片、中下矩形貼片，右中第二矩形貼片上、下分別設(shè)有右上第二矩形貼片、右下第二矩形貼片，右中第三矩形貼片上、下分別設(shè)有右上第三矩形貼片、右下第三矩形貼片，第一矩形貼片上、下分別設(shè)有右上第一矩形貼片、右下第一矩形貼片。根據(jù)公式a為兩個(gè)金屬貼片中心的間距，當(dāng)已知相移波長(zhǎng)λ時(shí)，便可求得反射角為θ。所述的交錯(cuò)矩形金屬單元的總長(zhǎng)度為450μm～550μm，總寬度為150μm～200μm，某交錯(cuò)矩形金屬單元與上相鄰交錯(cuò)矩形金屬單元通過(guò)左上第一矩形貼片、左上第二矩形貼片、左上第三矩形貼片、中上矩形貼片、右上第二矩形貼片、右上第三矩形貼片、右上第一矩形貼片共享緊密連接，某交錯(cuò)矩形金屬單元與下相鄰交錯(cuò)矩形金屬單元通過(guò)左下第一矩形貼片、左下第二矩形貼片、左下第三矩形貼片、中下矩形貼片、右下第二矩形貼片、右下第三矩形貼片、右下第一矩形貼片共享緊密連接，某交錯(cuò)矩形金屬單元與左相鄰交錯(cuò)矩形金屬單元通過(guò)第一矩形貼片、左中第一矩形貼片、左下第一矩形貼片共享緊密連接，某交錯(cuò)矩形金屬單元與右相鄰交錯(cuò)矩形金屬單元通過(guò)右上第一矩形貼片、第一矩形貼片、右下第一矩形貼片共享緊密連接。所述的交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)金屬傳輸層的材料為金，厚度為0.2μm～1μm。所述的基體的材料為聚二甲基硅氧烷，厚度為20μm～100μm。所述的反射金屬板的材料為鉑，厚度為1μm～5μm。所述的左上第一矩形貼片、左下第一矩形貼片、右上第一矩形貼片和右下第一矩形貼片的形狀大小相同，縱向長(zhǎng)度均為15μm～25μm，橫向?qū)挾染鶠?0μm～20μm；所述的左上第二矩形貼片和左下第二矩形貼片的形狀大小相同，橫向長(zhǎng)度均為75μm～85μm，縱向?qū)挾染鶠?0μm～20μm；所述的左上第三矩形貼片和左下第三矩形貼片的形狀大小相同，縱向長(zhǎng)度均為35μm～45μm，橫向?qū)挾染鶠?5μm～55μm；所述的中上矩形貼片和中下矩形貼片的形狀大小相同，橫向長(zhǎng)度均為75μm～85μm，縱向?qū)挾染鶠?0μm～30μm；所述的右上第二矩形貼片和右下第二矩形貼片的形狀大小相同，縱向長(zhǎng)度均為45μm～55μm，橫向?qū)挾染鶠?5μm～35μm；所述的右上第三矩形貼片和右下第三矩形貼片的形狀大小相同，橫向長(zhǎng)度均為35μm～45μm，縱向?qū)挾染鶠?0μm～20μm。所述的左中第一矩形貼片和右中第一矩形貼片的形狀大小相同，橫向長(zhǎng)度均為45μm～55μm，縱向?qū)挾染鶠?5μm～25μm。所述的左中第二矩形貼片的縱向長(zhǎng)度為75μm～85μm，橫向?qū)挾葹?5μm～35μm；所述的左中第三矩形貼片的橫向長(zhǎng)度為75μm～85μm，縱向?qū)挾葹?5μm～55μm；所述的中心矩形貼片的縱向長(zhǎng)度為65μm～75μm，橫向?qū)挾葹?5μm～45μm；所述的右中第二矩形貼片的橫向長(zhǎng)度為55μm～65μm，縱向?qū)挾葹?5μm～45μm；所述的右中第三矩形貼片縱向長(zhǎng)度為95μm～105μm，橫向?qū)挾葹?5μm～25μm。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、分束效率高、節(jié)約材料，制作方便等優(yōu)點(diǎn)。滿足了未來(lái)太赫茲波技術(shù)應(yīng)用需要，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。附圖說(shuō)明圖1是周期性交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)金屬傳輸層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是交錯(cuò)矩形金屬單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是周期性交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的測(cè)試示意圖；圖5是周期性交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的TE波反射示意圖；圖6是周期性交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的TM波反射示意圖；圖7是周期性交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的第一信號(hào)輸出端的輸出傳輸率圖；圖8是周期性交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的第二信號(hào)輸出端的輸出傳輸率圖。具體實(shí)施方式如圖1～3所示，周期性交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器包括交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)金屬傳輸層1、基體2、反射金屬板3、信號(hào)輸入端4、第一信號(hào)輸出端5、第二信號(hào)輸出端6；基體2上、下表面分別與交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)金屬傳輸層1、金屬反射板3相連，信號(hào)從信號(hào)輸入端4輸入，依次經(jīng)過(guò)交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)金屬傳輸層1和基體2達(dá)到金屬反射板3，由金屬反射板3向兩個(gè)方向反射，第一信號(hào)輸出端5輸出TE波、第二信號(hào)輸出端6輸出TM波；太赫茲波信號(hào)由信號(hào)輸入端4的發(fā)射器發(fā)出，經(jīng)過(guò)棱鏡校準(zhǔn)成平行波束，依次經(jīng)過(guò)交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)金屬傳輸層1和基體2達(dá)到金屬反射板3，由金屬反射板3向兩個(gè)方向反射，第一信號(hào)輸出端5的棱鏡將波束收集并聚焦至接收器，得到TE波，第二信號(hào)輸出端6的棱鏡將波束收集并聚焦至接收器，得到TM波。交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)金屬傳輸層1包括100×100個(gè)交錯(cuò)矩形金屬單元7，交錯(cuò)矩形金屬單元7包括左上第一矩形貼片8、左下第一矩形貼片9、右上第一矩形貼片10、右下第一矩形貼片11、左上第二矩形貼片12、左下第二矩形貼片13、左上第三矩形貼片14、左下第三矩形貼片15、中上矩形貼片16、中下矩形貼片17、右上第二矩形貼片18、右下第二矩形貼片19、右上第三矩形貼片20、右下第三矩形貼片21、左中第一矩形貼片22、右中第一矩形貼片23、左中第二矩形貼片24、左中第三矩形貼片25、中心矩形貼片26、右中第二矩形貼片27、右中第三矩形貼片28；交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)金屬傳輸層中心從左到右順次設(shè)有左中第一矩形貼片22、左中第二矩形貼片24、左中第三矩形貼片25、中心矩形貼片26、右中第二矩形貼片27、右中第三矩形貼片28、第一矩形貼片23，左中第一矩形貼片22上、下分別設(shè)有左上第一矩形貼片8、左下第一矩形貼片9，左中第二矩形貼片24上、下分別設(shè)有第二矩形貼片12、左下第二矩形貼片13，左中第三矩形貼片25上、下分別設(shè)有左上第三矩形貼片14、左下第三矩形貼片15，中心矩形貼片26上、下分別設(shè)有中上矩形貼片16、中下矩形貼片17，右中第二矩形貼片27上、下分別設(shè)有右上第二矩形貼片18、右下第二矩形貼片19，右中第三矩形貼片28上、下分別設(shè)有右上第三矩形貼片20、右下第三矩形貼片21，第一矩形貼片23上、下分別設(shè)有右上第一矩形貼片10、右下第一矩形貼片11。根據(jù)公式a為兩個(gè)金屬貼片中心的間距，當(dāng)已知相移波長(zhǎng)λ時(shí)，便可求得反射角為θ。所述的交錯(cuò)矩形金屬單元7的總長(zhǎng)度為450μm～550μm，總寬度為150μm～200μm，某交錯(cuò)矩形金屬單元與上相鄰交錯(cuò)矩形金屬單元通過(guò)左上第一矩形貼片8、左上第二矩形貼片12、左上第三矩形貼片14、中上矩形貼片16、右上第二矩形貼片18、右上第三矩形貼片20和右上第一矩形貼片10或者左下第一矩形貼片9、左下第二矩形貼片13、左下第三矩形貼片15、中下矩形貼片17、右下第二矩形貼片19、右下第三矩形貼片21和右下第一矩形貼片11共享緊密連接，某交錯(cuò)矩形金屬單元與下相鄰交錯(cuò)矩形金屬單元通過(guò)左下第一矩形貼片9、左下第二矩形貼片13、左下第三矩形貼片15、中下矩形貼片17、右下第二矩形貼片19、右下第三矩形貼片21和右下第一矩形貼片11或者左上第一矩形貼片8、左上第二矩形貼片12、左上第三矩形貼片14、中上矩形貼片16、右上第二矩形貼片18、右上第三矩形貼片20和右上第一矩形貼片10共享緊密連接，某交錯(cuò)矩形金屬單元與左相鄰交錯(cuò)矩形金屬單元通過(guò)第一矩形貼片8、左中第一矩形貼片22和左下第一矩形貼片9或者右上第一矩形貼片10、第一矩形貼片23和右下第一矩形貼片11共享緊密連接，某交錯(cuò)矩形金屬單元與右相鄰交錯(cuò)矩形金屬單元通過(guò)右上第一矩形貼片10、第一矩形貼片23和右下第一矩形貼片11或者第一矩形貼片8、左中第一矩形貼片22和左下第一矩形貼片9共享緊密連接。所述的交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)金屬傳輸層1的材料為金，厚度為0.2μm～1μm。所述的基體2的材料為聚二甲基硅氧烷，厚度為20μm～100μm。所述的反射金屬板3的材料為鉑，厚度為1μm～5μm。所述的左上第一矩形貼片8、左下第一矩形貼片9、右上第一矩形貼片10和右下第一矩形貼片11的形狀大小相同，縱向長(zhǎng)度均為15μm～25μm，橫向?qū)挾染鶠?0μm～20μm；所述的左上第二矩形貼片12和左下第二矩形貼片13的形狀大小相同，橫向長(zhǎng)度均為75μm～85μm，縱向?qū)挾染鶠?0μm～20μm；所述的左上第三矩形貼片14和左下第三矩形貼片15的形狀大小相同，縱向長(zhǎng)度均為35μm～45μm，橫向?qū)挾染鶠?5μm～55μm；所述的中上矩形貼片16和中下矩形貼片17的形狀大小相同，橫向長(zhǎng)度均為75μm～85μm，縱向?qū)挾染鶠?0μm～30μm；所述的右上第二矩形貼片18和右下第二矩形貼片19的形狀大小相同，縱向長(zhǎng)度均為45μm～55μm，橫向?qū)挾染鶠?5μm～35μm；所述的右上第三矩形貼片20和右下第三矩形貼片21的形狀大小相同，橫向長(zhǎng)度均為35μm～45μm，縱向?qū)挾染鶠?0μm～20μm。所述的左中第一矩形貼片22和右中第一矩形貼片23的形狀大小相同，橫向長(zhǎng)度均為45μm～55μm，縱向?qū)挾染鶠?5μm～25μm。所述的左中第二矩形貼片24的縱向長(zhǎng)度為75μm～85μm，橫向?qū)挾葹?5μm～35μm；所述的左中第三矩形貼片25的橫向長(zhǎng)度為75μm～85μm，縱向?qū)挾葹?5μm～55μm；所述的中心矩形貼片26的縱向長(zhǎng)度為65μm～75μm，橫向?qū)挾葹?5μm～45μm；所述的右中第二矩形貼片27的橫向長(zhǎng)度為55μm～65μm，縱向?qū)挾葹?5μm～45μm；所述的右中第三矩形貼片28縱向長(zhǎng)度為95μm～105μm，橫向?qū)挾葹?5μm～25μm。實(shí)施例1周期性交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)金屬傳輸層的材料為金，厚度為1μm?；w的材料為聚二甲基硅氧烷，厚度為20μm。反射金屬板的材料為鉑，厚度為1μm。交錯(cuò)矩形金屬單元的總長(zhǎng)度為490μm，總寬度為170μm，某交錯(cuò)矩形金屬單元與上相鄰交錯(cuò)矩形金屬單元通過(guò)左上第一矩形貼片、左上第二矩形貼片、左上第三矩形貼片、中上矩形貼片、右上第二矩形貼片、右上第三矩形貼片、右上第一矩形貼片共享緊密連接，某交錯(cuò)矩形金屬單元與下相鄰交錯(cuò)矩形金屬單元通過(guò)左下第一矩形貼片、左下第二矩形貼片、左下第三矩形貼片、中下矩形貼片、右下第二矩形貼片、右下第三矩形貼片、右下第一矩形貼片共享緊密連接，某交錯(cuò)矩形金屬單元與左相鄰交錯(cuò)矩形金屬單元通過(guò)第一矩形貼片、左中第一矩形貼片、左下第一矩形貼片共享緊密連接，某交錯(cuò)矩形金屬單元與右相鄰交錯(cuò)矩形金屬單元通過(guò)右上第一矩形貼片、第一矩形貼片、右下第一矩形貼片共享緊密連接。左上第一矩形貼片、左下第一矩形貼片、右上第一矩形貼片和右下第一矩形貼片的形狀大小相同，縱向長(zhǎng)度均為20μm，橫向?qū)挾染鶠?5μm。左上第二矩形貼片和左下第二矩形貼片的形狀大小相同，橫向長(zhǎng)度均為80μm，縱向?qū)挾染鶠?5μm。左上第三矩形貼片和左下第三矩形貼片的形狀大小相同，縱向長(zhǎng)度均為40μm，橫向?qū)挾染鶠?0μm。中上矩形貼片和中下矩形貼片的形狀大小相同，橫向長(zhǎng)度均為80μm，縱向?qū)挾染鶠?5μm。右上第二矩形貼片和右下第二矩形貼片的形狀大小相同，縱向長(zhǎng)度均為50μm，橫向?qū)挾染鶠?0μm。右上第三矩形貼片和右下第三矩形貼片的形狀大小相同，橫向長(zhǎng)度均為40μm，縱向?qū)挾染鶠?5μm。左中第一矩形貼片和右中第一矩形貼片的形狀大小相同，橫向長(zhǎng)度均為50μm，縱向?qū)挾染鶠?0μm。左中第二矩形貼片的縱向長(zhǎng)度為80μm，橫向?qū)挾葹?0μm；左中第三矩形貼片的橫向長(zhǎng)度為80μm，縱向?qū)挾葹?0μm。中心矩形貼片的縱向長(zhǎng)度為70μm，橫向?qū)挾葹?0μm。右中第二矩形貼片的橫向長(zhǎng)度為60μm，縱向?qū)挾葹?0μm。右中第三矩形貼片縱向長(zhǎng)度為100μm，橫向?qū)挾葹?0μm。交錯(cuò)矩形金屬單元包含兩組互相垂直的偶極子，每組包含6個(gè)金屬單元，能夠使入射波向兩個(gè)不同的方向反射。根據(jù)公式a為兩個(gè)金屬貼片中心的間距，當(dāng)相移為60°、波長(zhǎng)為300μm時(shí)，反射角為30°。周期性交錯(cuò)矩形結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的第一信號(hào)輸出端的輸出傳輸率圖如圖7所示，在1THz時(shí)，TE波傳輸率為0.8，TM波傳輸率為0.2；第二信號(hào)輸出端的輸出傳輸率圖如圖8所示，在1THz時(shí)，TM波傳輸率為0.8，TE波傳輸率為0.2。