專利名稱：梯狀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，尤其涉及一種梯狀太赫茲波偏振分束器。
背景技術(shù)：
在電磁波譜中位于微波和紅外之間的一段輻射稱為太赫茲輻射，它的頻率為O. f ΙΟΤΗζ，波長為30μπΓ3πιπι。雖然在上世紀(jì)20年代就有人對太赫茲產(chǎn)生了濃厚的科學(xué)上的興趣，但由于缺乏有效的太赫茲產(chǎn)生和檢測方法，所以很長一段時期很少有人問津電磁波譜的這一波段，以至于形成遠(yuǎn)紅外線和亞毫米波之間的空白區(qū)，也就是太赫茲空白區(qū)。最近，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，為太赫茲波提供了合適的光源和探測手段，太赫茲科學(xué)和技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。太赫茲波之所以引起人們濃厚的研究興趣，主要的原因是它具有很多獨(dú)特的性質(zhì)瞬態(tài)性、寬帶性、相干性、低能性、指紋特征、對黑體輻射不敏感等，使得太赫茲在成像、醫(yī)學(xué)診斷、環(huán)境科學(xué)、信息通信、生物化學(xué)等研究領(lǐng)域 有著廣闊的應(yīng)用前景。在應(yīng)用需求的推動下，太赫茲波在通信方面已取得了一些進(jìn)展。國內(nèi)外對于太赫茲波的研究王要集中在太赫茲波廣生和檢測技術(shù)上，對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)。太赫茲波器件主要包括太赫茲波產(chǎn)生和檢測裝置，太赫茲波傳輸波導(dǎo)，太赫茲波控制器，太赫茲開關(guān)，太赫茲波濾波器等器件。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)中實(shí)現(xiàn)對太赫茲波的控制。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進(jìn)展，但是它們往往存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、體積大、難以制作等問題。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)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梯狀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
梯狀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、基體、第一直波導(dǎo)、第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第四直波導(dǎo)、第五直波導(dǎo)、第六直波導(dǎo)、第七直波導(dǎo)、開口圓環(huán)、開口方形框；基體上設(shè)有第一直波導(dǎo)、第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第四直波導(dǎo)、第五直波導(dǎo)、第六直波導(dǎo)、第七直波導(dǎo)、開口圓環(huán)、開口方形框，第一直波導(dǎo)的左端與信號輸入端相連，第一直波導(dǎo)的右端連在第二直波導(dǎo)的左側(cè)中心位置；第二直波導(dǎo)的右側(cè)上、下部和第五直波導(dǎo)的左側(cè)上、下部之間分別設(shè)有第四直波導(dǎo)，且上側(cè)第四直波導(dǎo)的左下和右上位置分別設(shè)有開口圓環(huán)，下側(cè)第四直波導(dǎo)的左上和右下位置分別設(shè)有開口方形框，兩個第四直波導(dǎo)中間等間距放有兩個第三直波導(dǎo)；第六直波導(dǎo)和第七直波導(dǎo)對稱分布在第五直波導(dǎo)的右側(cè)，且第五直波導(dǎo)的右側(cè)上部與第六直波導(dǎo)的左端連接，第五直波導(dǎo)的右側(cè)下部與第七直波導(dǎo)的左端連接，第六直波導(dǎo)的右端與第一信號輸出端相連，第七直波導(dǎo)的右端與第二信號輸出端相連；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。所述的基體的材料為二氧化硅，基體的長度為840 900 μ m,寬度為900 1000 μ m，高度為20(Γ300μπι。所述的第一直波導(dǎo)的長度為15(Γ200μπι，寬度為5(Γ60μπι，高度為40^60 μ m0所述的第二直波導(dǎo)的長度為3(Γ40μπι，寬度為500 600 μ m，高度為40 60 μ m。所述的第三直波導(dǎo)的長度為30(Γ400μπι，寬度為2(Γ30μπι，高度為4(Γ60μπι;兩個第三直波導(dǎo)之間的間隔距離為15(Γ 60μπι。所述的第四直波導(dǎo)的長度為30(Γ400μπι，寬度為40 50 μ m,高度為40 60 μ m ;所述的開口圓環(huán)的外半徑為50 60 μ m,內(nèi)半徑為30 40 μ m,圓環(huán)的開口長度為2(Γ30 μ m ;所述的開口方形框的外邊長度為10(Γ120 μ m,方形框的寬度為20 30 μ m,方形框的開口長度為20 30 μ m。所述的第五直波導(dǎo)的長度為90 100 μ m，寬度為50(Γ600μπι，高度為4(Γ60μπι。所述的第六直波導(dǎo)和第七直波導(dǎo)的長度均為150^200 μ m,寬度均為5(Γ60 μ m,高度均為4(Γ60 μ m ;第六直波導(dǎo)與第七直波導(dǎo)之間的距離為28(Γ290μηι。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)、第五直波導(dǎo)、第六直波導(dǎo)、第七直波導(dǎo)的材料均為硅。
本發(fā)明的梯狀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是梯狀太赫茲波偏振分束器立體結(jié)構(gòu)示意 圖2是梯狀太赫茲波偏振分束器平面結(jié)構(gòu)示意 圖3是梯狀太赫茲波偏振分束器的第一信號輸出端TE波、TM波傳輸曲線；
圖4是梯狀太赫茲波偏振分束器的第二信號輸出端TM波、TE波傳輸曲線。
具體實(shí)施例方式如圖1 2所不,梯狀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、基體4、第一直波導(dǎo)5、第二直波導(dǎo)6、第三直波導(dǎo)7、第四直波導(dǎo)8、第五直波導(dǎo)9、第六直波導(dǎo)10、第七直波導(dǎo)11、開口圓環(huán)12、開口方形框13 ;基體4上設(shè)有第一直波導(dǎo)5、第二直波導(dǎo)6、第三直波導(dǎo)7、第四直波導(dǎo)8、第五直波導(dǎo)9、第六直波導(dǎo)10、第七直波導(dǎo)11、開口圓環(huán)12、開口方形框13,第一直波導(dǎo)5的左端與信號輸入端I相連，第一直波導(dǎo)5的右端連在第二直波導(dǎo)6的左側(cè)中心位置；第二直波導(dǎo)6的右側(cè)上、下部和第五直波導(dǎo)9的左側(cè)上、下部之間分別設(shè)有第四直波導(dǎo)8，且上側(cè)第四直波導(dǎo)的左下和右上位置分別設(shè)有開口圓環(huán)12，下側(cè)第四直波導(dǎo)的左上和右下位置分別設(shè)有開口方形框13，兩個第四直波導(dǎo)8中間等間距放有兩個第三直波導(dǎo)7 ;第六直波導(dǎo)10和第七直波導(dǎo)11對稱分布在第五直波導(dǎo)9的右側(cè)，且第五直波導(dǎo)9的右側(cè)上部與第六直波導(dǎo)10的左端連接，第五直波導(dǎo)9的右側(cè)下部與第七直波導(dǎo)11的左端連接，第六直波導(dǎo)10的右端與第一信號輸出端2相連，第七直波導(dǎo)11的右端與第二信號輸出端3相連；太赫茲波從信號輸入端I輸入，第一信號輸出端2輸出TE波，第二信號輸出端3輸出TM波，獲得偏振分束的功能。所述的基體4的材料為二氧化硅，基體4的長度為84(Γ900 μ m，寬度為900^1000 μ m,高度為20(Γ300μπι。所述的第一直波導(dǎo)5的長度為15(Γ200μπι，寬度為50 60 μ m,高度為40 60 μ m。所述的第二直波導(dǎo)6的長度為30 40 μ m,寬度為500 600 μ m，高度為4(Γ60μπι。所述的第三直波導(dǎo)7的長度為30(Γ400μπι，寬度為20 30 μ m，高度為4(Γ60μπι ;兩個第三直波導(dǎo)7之間的間隔距離為15(Γ 60μπι。所述的第四直波導(dǎo)8的長度為300 400 μ m,寬度為40 50 μ m,高度為40 60 μ m ;所述的開口圓環(huán)12的外半徑為50^60 μ m,內(nèi)半徑為3(Γ40 μ m,圓環(huán)的開口長度為20 30 μ m ;所述的開口方形框13的外邊長度為10(Γ 20μπι，方形框的寬度為2(Γ30μπι，方形框的開口長度為20 30 μ m。所述的第五直波導(dǎo)9的長度為9(Γ100 μ m,寬度為50(Γ600 μ m,高度為40 60 μ m。所述的第六直波導(dǎo)10和第七直波導(dǎo)11的長度均為150 200 μ m,寬度均為50 60 μ m,高度均為40 60 μ m ；第六直波導(dǎo)10與第七直波導(dǎo)11之間的距離為28(Γ290μηι。所述的第一直波導(dǎo)5、第二直波導(dǎo)6、第三直波導(dǎo)7、第四直波導(dǎo)8、第五直波導(dǎo)9、第六直波導(dǎo)10、第七直波導(dǎo)11的材料均為娃。實(shí)施例I
梯狀太赫茲波偏振分束器 基體的材料為二氧化硅，長度為840 μ m,寬度為900 μ m,高度為300 μ m。第一直波導(dǎo)的長度為200 μ m,寬度為60 μ m,高度為40 μ m。第二直波導(dǎo)的長度為40 μ m,寬度為600 μ m，高度為40 μ m。第三直波導(dǎo)的長度為300 μ m,寬度為20 μ m,高度為40 μ m ;兩個第三直波導(dǎo)之間的間隔距離為160 μ m。第四直波導(dǎo)的長度為300 μ m,寬度為40 μ m,高度為40 μ m ;開口圓環(huán)的外半徑為60 μ m,內(nèi)半徑為40 μ m,圓環(huán)的開口長度為30 μ m ;開口方形框的外邊長度為120 μ m,方形框的寬度為20 μ m,方形框的開口長度為30 μ m。第五直波導(dǎo)的長度為100 μ m,寬度為600 μ m,高度為40 μ m。第六直波導(dǎo)和第七直波導(dǎo)的長度均為200 μ m,寬度均為60 μ m，高度均為40 μ m ;第六直波導(dǎo)與第七直波導(dǎo)之間的距離為280 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)、第五直波導(dǎo)、第六直波導(dǎo)、第七直波導(dǎo)的材料均為硅。第一信號輸出端的TE波、TM波傳輸曲線如圖3所示，在O. 4^0. 6THz頻段范圍內(nèi)，TE波的最小傳輸率為99. 7%，TM波的最大傳輸率為O. 3%，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波傳輸曲線如圖4所示，在O. 4^0. 6THz頻段范圍內(nèi)，TM最小傳輸率為99. 4%，TE波最大傳輸率為O. 4%，這說明TM波從第二信號輸出端輸出。
權(quán)利要求
1.一種梯狀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)、基體(4)、第一直波導(dǎo)(5)、第二直波導(dǎo)(6)、第三直波導(dǎo)(7)、第四直波導(dǎo)(8)、第五直波導(dǎo)(9)、第六直波導(dǎo)(10)、第七直波導(dǎo)(11)、開口圓環(huán)(12)、開口方形框(13);基體(4)上設(shè)有第一直波導(dǎo)(5)、第二直波導(dǎo)(6)、第三直波導(dǎo)(7)、第四直波導(dǎo)(8)、第五直波導(dǎo)(9)、第六直波導(dǎo)(10)、第七直波導(dǎo)(11)、開口圓環(huán)(12)、開口方形框(13)，第一直波導(dǎo)(5)的左端與信號輸入端(I)相連,第一直波導(dǎo)(5)的右端連在第二直波導(dǎo)(6)的左側(cè)中心位置；第二直波導(dǎo)(6)的右側(cè)上、下部和第五直波導(dǎo)(9)的左側(cè)上、下部之間分別設(shè)有第四直波導(dǎo)(8)，且上側(cè)第四直波導(dǎo)的左下和右上位置分別設(shè)有開口圓環(huán)(12)，下側(cè)第四直波導(dǎo)的左上和右下位置分別設(shè)有開口方形框(13)，兩個第四直波導(dǎo)(8)中間等間距放有兩個第三直波導(dǎo)(7);第六直波導(dǎo)(10)和第七直波導(dǎo)(11)對稱分布在第五直波導(dǎo)(9)的右側(cè)，且第五直波導(dǎo)(9)的右側(cè)上部與第六直波導(dǎo)(10)的左端連接，第五直波導(dǎo)(9)的右側(cè)下部與第七直波導(dǎo)(11)的左端連接，第六直波導(dǎo)(10)的右端與第一信號輸出端(2)相連，第七直波導(dǎo)(11)的右端與第二信號輸出端(3)相連；太赫茲波從信號輸入端(I)輸入，第一信號輸出端(2)輸出TE波，第二信號輸出端(3)輸出TM波，獲得偏振分束的功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種梯狀太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的基體(4)的材料為二氧化硅，基體(4)的長度為84(Γ900μπι，寬度為900 1000 μ m，高度為200 300 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種梯狀太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的第一直波導(dǎo)(5)的長度為150 200μπι，寬度為5(Γ60μπι，高度為40 60 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種梯狀太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的第二直波導(dǎo)(6)的長度為30 40 μ m,寬度為500 600 μ m,高度為40 60 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種梯狀太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的第三直波導(dǎo)(7)的長度為300 400 μ m，寬度為20 30 μ m，高度為40 60 μ m ;兩個第三直波導(dǎo)(7)之間的間隔距離為15(Γ 60μηι。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種梯狀太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的第四直波導(dǎo)(8)的長度為300 400 μ m,寬度為40 50 μ m,高度為40 60 μ m ;所述的開口圓環(huán)(12)的外半徑為5(Γ60μπι，內(nèi)半徑為3(Γ40μπι，圓環(huán)的開口長度為20 30 μ m ;所述的開口方形框(13)的外邊長度為10(Γ 20μπι，方形框的寬度為2(Γ30μπι，方形框的開口長度為20 30 μ mD
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種梯狀太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的第五直波導(dǎo)(9)的長度為90 100 μ m,寬度為500 600 μ m,高度為40 60 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種梯狀太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的第六直波導(dǎo)(10)和第七直波導(dǎo)(11)的長度均為15(Γ200μπι，寬度均為5(Γ60μπι，高度均為40 60 μ m ;第六直波導(dǎo)(10)與第七直波導(dǎo)(11)之間的距離為280 290 μ m。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種梯狀太赫茲波偏振分束器，其特征在于所述的第一直波導(dǎo)(5)、第二直波導(dǎo)(6)、第三直波導(dǎo)(7)、第四直波導(dǎo)(8)、第五直波導(dǎo)(9)、第六直波導(dǎo)(10)、第七直波導(dǎo)(11)的材料均為硅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種梯狀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、基體、第一直波導(dǎo)、第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第四直波導(dǎo)、第五直波導(dǎo)、第六直波導(dǎo)、第七直波導(dǎo)、開口圓環(huán)、開口方形框；第一直波導(dǎo)的右端連在第二直波導(dǎo)的左側(cè)中心位置；第二直波導(dǎo)的右側(cè)上、下部和第五直波導(dǎo)的左側(cè)上、下部之間分別設(shè)有第四直波導(dǎo)，兩個第四直波導(dǎo)中間等間距放有兩個第三直波導(dǎo)；第六直波導(dǎo)和第七直波導(dǎo)對稱分布在第五直波導(dǎo)的右側(cè)，且第五直波導(dǎo)的右側(cè)上部與第六直波導(dǎo)連接，第五直波導(dǎo)的右側(cè)下部與第七直波導(dǎo)連接；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。
文檔編號G02B6/126GK102928918SQ20121044990
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