基于多種介質(zhì)柱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分束器，尤其涉及一種基于多種介質(zhì)柱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在電磁波譜上介于發(fā)展已相當(dāng)成熟的毫米波和紅外光之間的太赫茲波無疑是一個(gè)嶄新的研究領(lǐng)域。太赫茲波頻率0.l~10THz，波長(zhǎng)為30Mm~3mm。長(zhǎng)期以來，由于缺乏有效的太赫茲波產(chǎn)生和檢測(cè)方法，與傳統(tǒng)的微波技術(shù)和光學(xué)技術(shù)相比較，人們對(duì)該波段電磁輻射性質(zhì)的了解甚少，以至于該波段成為了電磁波譜中的太赫茲空隙。隨著太赫茲輻射源和探測(cè)技術(shù)的突破，太赫茲獨(dú)特的優(yōu)越特性被發(fā)現(xiàn)并在材料科學(xué)、氣體探測(cè)、生物和醫(yī)學(xué)檢測(cè)、通信等方面展示出巨大的應(yīng)用前景。可以說太赫茲技術(shù)科學(xué)不僅是科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的重要基礎(chǔ)問題，又是新一代信息產(chǎn)業(yè)以及基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展的重大需求。高效的太赫茲輻射源和成熟的檢測(cè)技術(shù)是推動(dòng)太赫茲技術(shù)科學(xué)發(fā)展和應(yīng)用的首要條件，但太赫茲技術(shù)的廣泛應(yīng)用離不開滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域要求的實(shí)用化功能器件的支撐。在太赫茲通信、多譜成像、物理、化學(xué)等眾多應(yīng)用系統(tǒng)中，對(duì)太赫茲波導(dǎo)、開關(guān)、偏振分束器、濾波及功分等功能器件的需求是迫切的。
[0003]太赫茲波偏振分束器是一類重要的太赫茲波功能器件，近年來太赫茲波偏振分束器已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。然而現(xiàn)有的太赫茲波偏振分束器大都存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、偏振分束效率低、成本高等諸多缺點(diǎn)，所以研究結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、偏振分束效率高、成本低、尺寸小，具有可調(diào)性能的太赫茲波偏振分束器意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、偏振分束效率高的太赫茲波偏振分束器。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種基于多種介質(zhì)柱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器包括二維周期排列的第一介質(zhì)柱光子晶體和第二介質(zhì)柱光子晶體，以及位于二維周期排列的第一介質(zhì)柱光子晶體和第二介質(zhì)柱光子晶體之間的信號(hào)輸入端、第一信號(hào)輸出端、第二信號(hào)輸出端、橢圓光子晶體介質(zhì)柱、第一橢圓光子晶體介質(zhì)柱陣列、第二橢圓光子晶體介質(zhì)柱陣列、第一親合光子晶體介質(zhì)柱、第二親合光子晶體介質(zhì)柱、第一光子晶體陣列、第二光子晶體陣列、第三光子晶體陣列、第四光子晶體陣列，分束器本體中心設(shè)有第一親合光子晶體介質(zhì)柱、第二親合光子晶體介質(zhì)柱，第一耦合光子晶體介質(zhì)柱、第二耦合光子晶體介質(zhì)柱之間縱向設(shè)有一排第一介質(zhì)柱光子晶體和第二介質(zhì)柱光子晶體，第一耦合光子晶體介質(zhì)柱、第二耦合光子晶體介質(zhì)柱上、下方分別橫向設(shè)有第一橢圓光子晶體介質(zhì)柱陣列、第二橢圓光子晶體介質(zhì)柱陣列，第一橢圓光子晶體介質(zhì)柱陣列上、下方分別橫向設(shè)有第三光子晶體陣列、第四光子晶體陣列，第二橢圓光子晶體介質(zhì)柱陣列上、下方分別橫向設(shè)有第一光子晶體陣列、第二光子晶體陣列，第一橢圓光子晶體介質(zhì)柱陣列左端設(shè)有信號(hào)輸入端，右端設(shè)有第一信號(hào)輸出端，第二橢圓光子晶體介質(zhì)柱陣列右端設(shè)有第二信號(hào)輸出端，信號(hào)從信號(hào)輸入端輸入，第一信號(hào)輸出端輸出TM波，第二信號(hào)輸出端輸出TE波，獲得偏振分束性能。
[0006]所述的第一介質(zhì)柱光子晶體與第二介質(zhì)柱光子晶體沿X-Z平面呈正三角周期性分布的光子晶體陣列，材料為娃，折射率為3.4，介質(zhì)柱圓心之間的間距153~154μηι，第一介質(zhì)柱光子晶體半徑為22~23 μ m，第二介質(zhì)柱光子晶體半徑為40~42 μ m。所述的第一橢圓光子晶體介質(zhì)柱陣列、第二橢圓光子晶體介質(zhì)柱陣列形狀結(jié)構(gòu)相同，均由十個(gè)橢圓光子晶體介質(zhì)柱并排組成，橢圓光子晶體介質(zhì)柱短軸長(zhǎng)度為28~30 μπι，長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為50~52 μπι，橢圓光子晶體介質(zhì)柱幾何中心之間的距離為264~266 μπι。所述的第一耦合光子晶體介質(zhì)柱、第二耦合光子晶體介質(zhì)柱形狀結(jié)構(gòu)相同，半徑均為115~117 μ m。所述的第一光子晶體陣列、第二光子晶體陣列、第三光子晶體陣列、第四光子晶體陣列形狀結(jié)構(gòu)相同，均由十個(gè)尺寸相同的光子晶體介質(zhì)柱組成，每個(gè)光子晶體介質(zhì)柱的半徑均為22~23μπι，光子晶體介質(zhì)柱圓心之間的距離均為264~266 μπι。
[0007]本發(fā)明的基于多種介質(zhì)柱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，偏振分束效率高，尺寸小，體積小，便于制作，可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，滿足在太赫茲波成像、醫(yī)學(xué)診斷、太赫茲波通信等領(lǐng)域應(yīng)用的要求。
【附圖說明】
[0008]圖1是基于多種介質(zhì)柱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器的二維結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是基于多種介質(zhì)柱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器輸入頻率為1.1THz時(shí)，輸入太赫茲波為TM波時(shí)的穩(wěn)態(tài)電場(chǎng)分布圖；
圖3是基于多種介質(zhì)柱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器輸入頻率為1.1THz時(shí)，輸入太赫茲波為TE波時(shí)的穩(wěn)態(tài)電場(chǎng)分布圖；
圖4是基于多種介質(zhì)柱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器第一信號(hào)輸出端輸出功率曲線；
圖5是基于多種介質(zhì)柱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器第二信號(hào)輸出端輸出功率曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0009]如圖1所示，一種基于多種介質(zhì)柱結(jié)構(gòu)的太赫茲波偏振分束器包括二維周期排列的第一介質(zhì)柱光子晶體10和第二介質(zhì)柱光子晶體9，以及位于二維周期排列的第一介質(zhì)柱光子晶體10和第二介質(zhì)柱光子晶體9之間的信號(hào)輸入端1、第一信號(hào)輸出端2、第二信號(hào)輸出端3、橢圓光子晶體介質(zhì)柱8、第一橢圓光子晶體介質(zhì)柱陣列4、第二橢圓光子晶體介質(zhì)柱陣列5、第一親合光子晶體介質(zhì)柱6、第二親合光子晶體介質(zhì)柱7、第一光子晶體陣列11、第二光子晶體陣列12、第三光子晶體陣列13、第四光子晶體陣列14，分束器本體中心設(shè)有第一耦合光子晶體介質(zhì)柱6、第二耦合光子晶體介質(zhì)柱7，第一耦合光子晶體介質(zhì)柱6、第二耦合光子晶體介質(zhì)柱7之間縱向設(shè)有一排第一介質(zhì)柱光子晶體10和第二介質(zhì)柱光子晶體9，第一耦合光子晶體介質(zhì)柱6、第二耦合光子晶體介質(zhì)柱7上、下方分別橫向設(shè)有第一橢圓光子晶體介質(zhì)柱陣列4、第二橢圓光子晶體介質(zhì)柱陣列5，第一橢圓光子晶體介質(zhì)柱陣列4上、下方分別橫向設(shè)有第三光子晶體陣列13、第四光子晶體陣列14，第二橢圓光子晶體介質(zhì)柱陣列5上、下方分別橫向設(shè)有第一光子晶體陣列11、第二光子晶體陣列12，第一橢圓光子晶體介質(zhì)柱陣列4左端設(shè)有信號(hào)輸入端1，右端設(shè)有第一信號(hào)輸出端2，第二橢圓光子晶體介質(zhì)柱陣列5右端設(shè)有第二信號(hào)輸出端3，信號(hào)從信號(hào)輸入端I輸入，第一信號(hào)輸出端2輸出TM波，第二信號(hào)輸出端3輸出TE波，獲得偏振分束性能。
[0010]所述的第一介質(zhì)柱光子晶體10與第二介質(zhì)柱光子晶體9沿X-Z平面呈正三角周期性分布的光子晶體陣列，材料為娃，折射率為3.4，介質(zhì)柱圓心之間的間距15 3 ~ 15 4 μ m，第一介質(zhì)柱光子