专利名称：螺旋形波导线圈结构的太赫兹波偏振分束器的制作方法
技术领域：
本发明涉及分束器，尤其涉及一种螺旋形波导线圈结构的太赫兹波偏振分束器。
背景技术：
自从1888年赫兹发现电磁波的存在后，经几百年的发展研究，所知的电磁波的频谱已经非常宽，短到Y射线，长到无线电波。但是人们的研究一直都忽略了电磁波谱范围内的一个空白，即太赫兹，它的频率范围在O. Γ ΟΤΗζ之间(1ΤΗζ=1012Ηζ)，波长范围在30um Imm之间，这一波段介于微波与红外辐射之间，是电磁学和光学研究的边缘区域。早期对于太赫兹辐射的研究可以追溯到上世纪初，20世纪80年代以前，由于太赫兹频段电磁波的产生方法和检测途径的匮乏，导致这一频段的电磁波研究发展很缓慢，科学家对该波段电磁辐射性质的了解也很局限。而近几十年来，随着超快光电子技术的迅速发展，为太赫兹脉冲的产生提供了稳定的激发光源，随着太赫兹辐射的产生，其应用也得到了迅速发展。由于太赫兹波处在电磁波谱的特殊位置，它具有许多优点。例如，太赫兹波具有频段宽、能 量低、透射性强等优点，使得它在太赫兹成像、安全检测、太赫兹时域光谱技术、太赫兹通信等领域有着重要的应用前景。全世界对太赫兹波给予了极大的关注，太赫兹科学技术这一研究领域被国际科学界公认为是一个非常重要的交叉前沿领域。太赫兹波偏振分束器是一种非常重要的太赫兹波器件，用于控制太赫兹波系统中的太赫兹波传输。太赫兹波偏振分束器研究对促进太赫兹波系统应用有着不可或缺的重要意义。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，但是现有的太赫兹波偏振分束器往往结构复杂、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偏振分束器以满足未来太赫兹波技术应用需要。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术偏振分束率比较低，结构复杂，实际制作困难，成本高的不足，提供一种螺旋形波导线圈结构的太赫兹波偏振分束器。为了达到上述目的，本发明的技术方案如下
螺旋形波导线圈结构的太赫兹波偏振分束器包括信号输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、倒置Ω形输入波导，竖直Ω形输出波导、太极形波导区域、水平倒置L形波导线圈；太极形波导区域是由从中心绕出的螺旋形波导线圈组成，太极形波导区域的出口端与水平倒置L形波导线圈连接，水平倒置L形波导线圈与倒置Ω形输入波导的凹处耦合连接，太极形波导区域的出口端与竖直Ω形输出波导的凹处耦合连接，信号从信号输入端输入，分束波分别从第一信号输出端，第二信号输出端输出。所述的波导的材料为硅，波导的厚度均为20 μ πΓ30 μ m。所述的倒置Ω形输入波导是由左右两条水平波导和一条凹形波导组成，左侧水平波导的长度为200 μ πΓ300 μ m,宽度为30 μ πΓ50 μ m,右侧水平波导的长度为100 μ πΓ200 μ m,宽度为30 μ πΓ50 μ m ;凹形波导的长度为100 μ πΓ200 μ m,宽度为30 μ πΓ50 μ m,凹形波导的深度为20 μ πΓ30 μ m。所述的竖直Ω形输出波导由上下两条竖直波导和一条凹形波导组成，上侧竖直波导的长度为100μπΓ200μπι，宽度为30μπΓ50μπι，下侧竖直波导的长度为200 μ πΓ300 μ m，宽度为30 μ πΓ50 μ m ;凹形波导的长度为200 μ πΓ300 μ m,宽度为30 μ πΓ50 μ m,凹形波导的深度为20μπΓ30μπ 。所述的太极形波导区域的螺旋形波导线圈的宽为30μπΓ50μπ ，波导线圈之间的间距为100 μ πΓ 50 μ m,最外圈的半径为1200 μ πΓ 500 μ m。所述的水平倒置L形波导线圈的长度为1600 μ πΓ2000 μ m,宽度为800 μ πΓ 200 μ m,波导线圈的宽度为30 μ m 50 μ m,波导线圈之间的间距为200 μ m 300 μ m。本发明的螺旋形波导线圈结构的太赫兹波偏振分束器，具有结构简单，分束率高，尺寸小，成本低，便于制作等优点，满足太赫兹波通信等领域应用的要求。
图I是螺旋形波导线圈结构的太赫兹波偏振分束器的结构示意图；
图2是太赫兹波偏振分束器第一信号输出端的TE、TM波透射率曲线；
图3是太赫兹波偏振分束器第二信号输出端的TM、TE波透射率曲线。
具体实施例方式如图I所示，螺旋形波导线圈结构的太赫兹波偏振分束器包括信号输入端I、第一信号输出端2、第二信号输出端3、倒置Ω形输入波导4，竖直Ω形输出波导5、太极形波导区域6、水平倒置L形波导线圈7 ;太极形波导区域6是由从中心绕出的螺旋形波导线圈组成，太极形波导区域6的出口端与水平倒置L形波导线圈7连接，水平倒置L形波导线圈7与倒置Ω形输入波导4的凹处耦合连接，太极形波导区域6的出口端与竖直Ω形输出波导5的凹处耦合连接，信号从信号输入端I输入，分束波分别从第一信号输出端2，第二信号输出端3输出。所述的波导的材料为硅，波导的厚度均为20 μ πΓ30 μ m。所述的倒置Ω形输入波导4是由左右两条水平波导和一条凹形波导组成，左侧水平波导的长度为200 μ πΓ300 μ m,宽度为30 μ πΓ50 μ m,右侧水平波导的长度为100 μ πΓ200 μ m,宽度为30 μ πΓ50 μ m ;凹形波导的长度为100 μ πΓ200 μ m,宽度为30 μ πΓ50 μ m,凹形波导的深度为20 μ πΓ30 μ m。所述的竖直Ω形输出波导5由上下两条竖直波导和一条凹形波导组成，上侧竖直波导的长度为100μπΓ200μπι，宽度为30μπΓ50μπι，下侧竖直波导的长度为200 μ πΓ300 μ m，宽度为30 μ πΓ50 μ m ;凹形波导的长度为200 μ πΓ300 μ m,宽度为30 μ πΓ50 μ m,凹形波导的深度为20 μ πΓ30 μ m。所述的太极形波导区域6的螺旋形波导线圈的宽为30 μ ηΓ50 μ m,波导线圈之间的间距为100 μ πΓ 50 μ m,最外圈的半径为1200 μ m 1500 μ m。所述的水平倒置L形波导线圈7的长度为1600 μ πΓ2000 μ m,宽度为800 μ πΓ 200 μ m,波导线圈的宽度为30 μ m 50 μ m,波导线圈之间的间距为200 μ m 300 μ m。实施例I
波导的材料为硅，波导的厚度均为30μπι。倒置Ω形输入波导是由左右两条水平波导和一条凹形波导组成，左侧水平波导的长度为300 μ m，宽度为50 μ m，右侧水平波导的长度为200 μ m,宽度为50 μ m ;凹形波导的长度为200 μ m,宽度为50 μ m,凹形波导的深度为30 μ m。竖直Ω形输出波导由上下两条竖直波导和一条凹形波导组成，上侧竖直波导的长度为200 μ m,宽度为50 μ m,下侧竖直波导的长度为300 μ m,宽度为50 μ m ;凹形波导的长度为300 μ m,宽度为50 μ m,凹形波导的深度为30 μ m。太极形波导区域的螺旋形波导线圈的宽为50 μ m,波导线圈之间的间距为100 μ m,最外圈的半径为1200 μ m。水平倒置L形波导线圈的长度为2000 μ m，宽度为1200 μ m，波导线圈的宽度为50 μ m，波导线圈之间的间距为200 μ m。螺旋形波导线圈结构的太赫兹波偏振分束器的第一信号输出端的TE波、TM波 透射率曲线如图2所示，在O. 6(Tl. 15ΤΗζ频段TE波最小透射率为O. 992，TM波最大透射率为O. 013。螺旋形波导线圈结构的太赫兹波偏振分束器的第二信号输出端的TM波、TE波透射率曲线如图3所示，在O. 6(Tl. 15ΤΗζ频段TM波最小透射率为O. 989，TE波最大透射率为O. 012。
权利要求
1.一种螺旋形波导线圈结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于包括信号输入端(I)、第一信号输出端(2)、第二信号输出端(3)、倒置Ω形输入波导(4),竖直Ω形输出波导(5)、太极形波导区域(6)、水平倒置L形波导线圈(7);太极形波导区域(6)是由从中心绕出的螺旋形波导线圈组成，太极形波导区域(6)的出口端与水平倒置L形波导线圈(7)连接，水平倒置L形波导线圈(7)与倒置Ω形输入波导(4)的凹处耦合连接，太极形波导区域(6)的出口端与竖直Ω形输出波导(5)的凹处f禹合连接,信号从信号输入端(I)输入,分束波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I所述的一种螺旋形波导线圈结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的波导的材料为硅，波导的厚度均为20 μ πΓ30 μ m。
3.根据权利要求I所述的一种螺旋形波导线圈结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的倒置Ω形输入波导(4)是由左右两条水平波导和一条凹形波导组成，左侧水平波导的长度为200 μ πΓ300 μ m,宽度为30 μ πΓ50 μ m，右侧水平波导的长度为100 μ πΓ200 μ m，宽度为30 μ πΓ50 μ m ;凹形波导的长度为100 μ πΓ200 μ m,宽度为30 μ πΓ50 μ m,凹形波导的深度为20 μ m 30 μ m。
4.根据权利要求I所述的一种螺旋形波导线圈结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的竖直Ω形输出波导(5)由上下两条竖直波导和一条凹形波导组成，上侧竖直波导的长度为100 μ πΓ200 μ m,宽度为30 μ πΓ50 μ m,下侧竖直波导的长度为200 μ πΓ300 μ m，宽度为30 μ πΓ50 μ m ;凹形波导的长度为200 μ πΓ300 μ m,宽度为30 μ πΓ50 μ m,凹形波导的深度为20 μ m 30 μ m。
5.根据权利要求I所述的一种螺旋形波导线圈结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的太极形波导区域(6)的螺旋形波导线圈的宽为30μπΓ50μπι，波导线圈之间的间距为100 μ πΓ!50 μ m,最外圈的半径为1200 μ m 1500 μ m。
6.根据权利要求I所述的一种螺旋形波导线圈结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的水平倒置L形波导线圈(7)的长度为1600 μ πΓ2000 μ m,宽度为800 μ πΓ 200 μ m，波导线圈的宽度为30 μ πΓ50 μ m，波导线圈之间的间距为200 μ πΓ300 μ m。
全文摘要
本发明公开了一种螺旋形波导线圈结构的太赫兹波偏振分束器包括信号输入端，第一信号输出端，第二信号输出端，倒置Ω形输入波导，竖直Ω形输出波导，太极形波导区域，水平倒置L形波导线圈；太极形波导区域是由从中心绕出的螺旋形波导线圈组成，太极形波导区域的出口端与水平倒置L形波导线圈连接，水平倒置L形波导线圈与倒置Ω形输入波导的凹处耦合连接，太极形波导区域的出口端与竖直Ω形输出波导的凹处耦合连接，信号从信号输入端输入，分束波分别从第一信号输出端，第二信号输出端输出。本发明的螺旋形波导线圈结构的太赫兹波偏振分束器，具有结构简单，分束率高，尺寸小，成本低，便于制作等优点，满足太赫兹波通信等领域应用的要求。
文档编号G02B6/27GK102928928SQ201210449769
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者李九生 申请人:中国计量学院