CN103675994B

CN103675994B - 平板单偏振太赫兹波输出器

Info

Publication number: CN103675994B
Application number: CN201310599633.4A
Authority: CN
Inventors: 李九生
Original assignee: China Jiliang University
Current assignee: China Jiliang University
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2033-11-25
Also published as: CN103675994A

Abstract

本发明公开了一种平板单偏振太赫兹波输出器。它包括输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、平板单偏振波输出器、基底、左矩形波导、梯形波导、圆环形波导、中部矩形波导、大矩形波导、右上矩形波导、右下矩形波导；基底的上表面设有左矩形波导、梯形波导、圆环形波导、中部矩形波导、大矩形波导、右上矩形波导、右下矩形波导，右上矩形波导的右端、右下矩形波导的右端分别设有第一信号输出端、第二信号输出端，信号从信号输入端进入平板单偏振波输出器后分别从第一信号输出端、第二信号输出端输出。本发明具有结构简单、输出效率高、尺寸小、成本低、便于制作等优点，满足在太赫兹波成像、医学诊断、太赫兹波通信等领域应用的要求。

Description

平板单偏振太赫兹波输出器

技术领域

本发明涉及太赫兹波偏振输出器，尤其涉及一种平板单偏振太赫兹波输出器。

背景技术

太赫兹（Terahertz，简称THz）波是指频率在0.1THz～10THz范围内的电磁波，它处于电子学向光子学过渡的领域，集成了微波通信与光通信的优点：首先太赫兹波通信能够获得比微波通信大得多的带宽，能有效解决日益严峻的频带资源短缺的问题。另外太赫兹波具有很好的穿透性，它能以很小的衰减穿透烟尘、墙壁、碳板、布料及陶瓷等物质，解决了光通信在烟尘等恶劣环境中的局限。太赫兹波的传输特性决定了太赫兹波可以应用于无线通信。另外太赫兹雷达分辨率高，可成为未来的高精度雷达发展方向。日益发展的太赫兹波技术在天文、生物医学、安全及环境监测、成像、宽带无线通信和雷达等方面均具有重大的科学价值和广阔的应用前景，其中太赫兹波通信技术具有毫米波通信及光通信的特性，可以应用于室内局域网通信等方面。国际上关于太赫兹波的研究机构大量涌现，并取得了很多研究成果，太赫兹技术仍将是未来很长一段时间世界范围内广泛研究的热点。

太赫兹波通信***离不开各种太赫兹波功能器件的性能保障。虽然国内外对于太赫兹波功能器件的研究已经逐渐展开，但是太赫兹波功能器件作为太赫兹波科学技术应用中的重点和难点，相比太赫兹波产生和检测装置及太赫兹波传输波导的快速发展，仍然需要投入大量的人力和物力进行深入的探索和研究。对太赫兹波偏振输出器进行研究对于促进太赫兹波功能器件的研究有不可或缺的重要意义。太赫兹波偏振输出器是一种非常重要的太赫兹波器件，用于控制太赫兹波***中的太赫兹波。目前国内外很多科研机构都致力于这方面的研究并取得了一定的进展，但是很少有相关报道。现有的太赫兹波偏振输出器往往结构复杂、体积较大并且价格昂贵，小型化、低成本的太赫兹波器件是太赫兹波技术应用的关键，因此有必要设计一种结构简单，分束效率高的太赫兹波偏振输出器以满足未来太赫兹波技术应用需要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种太赫兹波偏振输出器。

平板单偏振太赫兹波输出器，其特征在于包括输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、平板单偏振波输出器、基底、左矩形波导、梯形波导、圆环形波导、中部矩形波导、大矩形波导、右上矩形波导、右下矩形波导；基底的上表面设有左矩形波导、梯形波导、圆环形波导、中部矩形波导、大矩形波导、右上矩形波导、右下矩形波导，左矩形波导的左端与基底的左端边相连，左矩形波导的左端设有信号输入端，梯形波导的左端与左矩形波导的右端相连，梯形波导的右端上部与圆环形波导的左端相连，梯形波导的右端下部与中部矩形波导的左端相连，大矩形波导的左端上下部分别与圆环形波导的右端和中部矩形波导的右端相连，大矩形波导的右端上下部分别与右上矩形波导的左端和右下矩形波导的左端相连，右上矩形波导的右端、右下矩形波导的右端均与基板的右端边相连，右上矩形波导的右端、右下矩形波导的右端分别设有第一信号输出端、第二信号输出端，信号从信号输入端进入平板单偏振波输出器后分别从第一信号输出端、第二信号输出端输出。

所述的平板单偏振波输出器的长度为14μm~16μm，宽度为9μm~11μm，它由基底层和波导层组成，其中基底层的材料为二氧化硅，波导层的材料为硅，波导层厚度均为0.2μm~0.3μm。所述的基底的长度为14μm~16μm，宽度为9μm~11μm，厚度为3.5μm~4.5μm。所述的左矩形波导的长度为0.9μm~1.2μm，宽度为0.2μm~0.4μm。所述的梯形波导的上底边长度为0.2μm~0.4μm，下底边长度为0.9μm~1.1μm，高为0.9μm~1.1μm。所述的圆环形波导的外圆半径为5.5μm~7μm，内圆半径为4μm~5μm，圆心角为40°~60°。所述的中部矩形波导的长度为3μm~5μm，宽度为0.3μm~0.6μm。所述的大矩形波导的长度为5μm~6μm，宽度为3μm~4μm。所述的右上矩形波导的长度为2μm~3μm，宽度为0.5μm~0.7μm；所述的右下矩形波导的长度为2μm~3μm，宽度为0.5μm~0.7μm。

本发明具有结构简单、输出效率高、尺寸小、成本低、便于制作等优点，满足在太赫兹波成像、医学诊断、太赫兹波通信等领域应用的要求。

附图说明

图1是平板单偏振太赫兹波输出器的三维结构示意图；

图2是平板单偏振太赫兹波输出器的俯视图；

图3是输入端输入TM波时第一信号输出端输出的TE波的传输率图；

图4是输入端输入TE波时第一信号输出端输出的TE波的传输率图。

具体实施方式

如图1~2所示，平板单偏振太赫兹波输出器包括输入端1、第一信号输出端2、第二信号输出端3、平板单偏振波输出器4、基底5、左矩形波导6、梯形波导7、圆环形波导8、中部矩形波导9、大矩形波导10、右上矩形波导11、右下矩形波导12；基底5的上表面设有左矩形波导6、梯形波导7、圆环形波导8、中部矩形波导9、大矩形波导10、右上矩形波导11、右下矩形波导12，左矩形波导6的左端与基底5的左端边相连，左矩形波导6的左端设有信号输入端1，梯形波导7的左端与左矩形波导6的右端相连，梯形波导7的右端上部与圆环形波导8的左端相连，梯形波导7的右端下部与中部矩形波导9的左端相连，大矩形波导10的左端上下部分别与圆环形波导8的右端和中部矩形波导9的右端相连，大矩形波导10的右端上下部分别与右上矩形波导11的左端和右下矩形波导12的左端相连，右上矩形波导11的右端、右下矩形波导12的右端均与基板5的右端边相连，右上矩形波导11的右端、右下矩形波导12的右端分别设有第一信号输出端2、第二信号输出端3，信号从信号输入端1进入平板单偏振波输出器4后分别从第一信号输出端2、第二信号输出端3输出。

所述的平板单偏振波输出器4的长度为14μm~16μm，宽度为9μm~11μm，它由基底层和波导层组成，其中基底层的材料为二氧化硅，波导层的材料为硅，波导层厚度均为0.2μm~0.3μm。所述的基底5的长度为14μm~16μm，宽度为9μm~11μm，厚度为3.5μm~4.5μm。所述的左矩形波导6的长度为0.9μm~1.2μm，宽度为0.2μm~0.4μm。所述的梯形波导7的上底边长度为0.2μm~0.4μm，下底边长度为0.9μm~1.1μm，高为0.9μm~1.1μm。所述的圆环形波导8的外圆半径为5.5μm~7μm，内圆半径为4μm~5μm，圆心角为40°~60°。所述的中部矩形波导9的长度为3μm~5μm，宽度为0.3μm~0.6μm。所述的大矩形波导10的长度为5μm~6μm，宽度为3μm~4μm。所述的右上矩形波导11的长度为2μm~3μm，宽度为0.5μm~0.7μm；所述的右下矩形波导12的长度为2μm~3μm，宽度为0.5μm~0.7μm。

实施例1

平板单偏振太赫兹波输出器：

平板单偏振波输出器的长度为15μm，宽度为10μm，它由基底层和波导层组成，其中基底层的材料为二氧化硅，波导层的材料为硅，波导层厚度均为0.25μm。基底的长度为15μm，宽度为10μm，厚度为4μm。左矩形波导的长度为1μm，宽度为0.3μm。梯形波导的上底边长度为0.3μm，下底边长度为1μm，高为0.9μm~1.1μm。圆环形波导的外圆半径为6μm，内圆半径为5μm，圆心角为50°。中部矩形波导的长度为4μm，宽度为0.4μm。大矩形波导的长度为5.5μm，宽度为3.5μm。右上矩形波导的长度为2.5μm，宽度为0.6μm；右下矩形波导的长度为2.5μm，宽度为0.6μm。平板单偏振波输出器的输入端输入TM波时第一信号输出端输出的TE波的传输率如图3所示，在1.10~1.80THz频段，TE波的最大传输率为99.9%，这说明TE波从第一信号输出端输出。平板单偏振波输出器的输入端输入TE波时第二信号输出端输出的TE波的传输率如图4所示，在1.10~1.80THz频段，TE波的最大传输率为99.9%，这说明TE波从第二信号输出端输出。

Claims

1.一种平板单偏振太赫兹波输出器，其特征在于平板单偏振太赫兹波输出器(4)包括输入端（1）、第一信号输出端（2）、第二信号输出端（3）、基底（5）、左矩形波导（6）、梯形波导（7）、弧形波导（8）、中部矩形波导（9）、大矩形波导（10）、右上矩形波导（11）、右下矩形波导（12）；基底（5）的上表面设有左矩形波导（6）、梯形波导（7）、弧形波导（8）、中部矩形波导（9）、大矩形波导（10）、右上矩形波导（11）、右下矩形波导（12），左矩形波导（6）的左端与基底（5）的左端边相连，左矩形波导（6）的左端设有信号输入端（1），梯形波导（7）的左端与左矩形波导（6）的右端相连，梯形波导（7）的右端上部与弧形波导（8）的左端相连，梯形波导（7）的右端下部与中部矩形波导（9）的左端相连，大矩形波导（10）的左端上下部分别与弧形波导（8）的右端和中部矩形波导（9）的右端相连，大矩形波导（10）的右端上下部分别与右上矩形波导（11）的左端和右下矩形波导（12）的左端相连，右上矩形波导（11）的右端、右下矩形波导（12）的右端均与基板（5）的右端边相连，右上矩形波导（11）的右端、右下矩形波导（12）的右端分别设有第一信号输出端（2）、第二信号输出端（3），信号从信号输入端（1）进入平板单偏振太赫兹波输出器（4）后分别从第一信号输出端（2）、第二信号输出端（3）输出。

2.根据权利要求1所述的一种平板单偏振太赫兹波输出器，其特征在于所述的平板单偏振太赫兹波输出器（4）的长度为14μm~16μm，宽度为9μm~11μm，它由基底层和波导层组成，其中基底层的材料为二氧化硅，波导层的材料为硅，波导层厚度均为0.2μm~0.3μm。

3.根据权利要求1所述的一种平板单偏振太赫兹波输出器，其特征在于所述的基底（5）的长度为14μm~16μm，宽度为9μm~11μm，厚度为3.5μm~4.5μm。

4.根据权利要求1所述的一种平板单偏振太赫兹波输出器，其特征在于所述的左矩形波导（6）的长度为0.9μm~1.2μm，宽度为0.2μm~0.4μm。

5.根据权利要求1所述的一种平板单偏振太赫兹波输出器，其特征在于所述的梯形波导（7）的上底边长度为0.2μm~0.4μm，下底边长度为0.9μm~1.1μm，高为0.9μm~1.1μm。

6.根据权利要求1所述的一种平板单偏振太赫兹波输出器，其特征在于所述的弧形波导（8）的外圆半径为5.5μm~7μm，内圆半径为4μm~5μm，圆心角为40°~60°。

7.根据权利要求1所述的一种平板单偏振太赫兹波输出器，其特征在于所述的中部矩形波导（9）的长度为3μm~5μm，宽度为0.3μm~0.6μm。

8.根据权利要求1所述的一种平板单偏振太赫兹波输出器，其特征在于所述的大矩形波导（10）的长度为5μm~6μm，宽度为3μm~4μm。

9.根据权利要求1所述的一种平板单偏振太赫兹波输出器，其特征在于所述的右上矩形波导（11）的长度为2μm~3μm，宽度为0.5μm~0.7μm；所述的右下矩形波导（12）的长度为2μm~3μm，宽度为0.5μm~0.7μm。