专利名称：双s形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，尤其涉及一种双S形太赫兹波偏振分束器。
背景技术：
随着超快激光技术的发展以及人们对太赫兹波段及脉冲光源认识的进一步深入，太赫兹技术作为一种新的，快速发展的技术在许多领域备受关注。尤其在医疗诊断、生物技术、物体成像、信息领域等方面，太赫兹技术已经得到了应用，并显示出了广阔的应用前景。太赫兹波具有以下性质(I)瞬态性太赫兹脉冲的典型脉宽在皮秒量级，不但可以方便的进行时间分辨研究，而且通过取样测量技术，能够有效抑制背影辐射噪声干扰。(2)宽带性太赫兹脉冲源通常包括若干个周期的电磁振荡，单个脉冲的频带可以覆盖从GHz至几十THz范围；(3)相干性太赫兹的相干性源于其产生机制。它是由相干电流驱动的偶极子振荡产生，或是由相干的激光脉冲通过非线性光学差频变换产生；(4)低能性太赫兹光子 的能量只有千分之一电子伏特，不易破坏被检测的物质，适合生物大分子与活性物质结构研究；(5)太赫兹辐射具有很好的穿透性，它能以很小的衰减穿透物质如烟尘、墙壁、碳板、布料及陶瓷等，在环境控制方面能有效发挥作用。太赫兹辐射的上述特点决定了它在许多基础性研究领域有着相当重要的应用前景。太赫兹通信技术在短距离无线通信方面具有广阔的应用前景，但是太赫兹波功能器件的缺乏是太赫兹通信技术当前亟待解决的问题。太赫兹波功能器件的研制与发展是太赫兹波科学技术研究中的重点和难点，现有的太赫兹波功能器件结构复杂、体积较大并且价格昂贵，因此小型化、低成本的太赫兹波功能器件是太赫兹波应用的关键。但是作为太赫兹波应用的关键器件之一的太赫兹波偏振分束器的相关报道很少，因此有必要设计一种结构简单紧凑，尺寸小、质量轻，分束效率高的太赫兹偏振分束器来满足未来太赫兹波技术应用的需要。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术分束率低，体积大，结构复杂，实际制作过程困难的不足，提供一种高分束率的双S形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
双S形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、基体、第一横向直波导、第二横向直波导、第三横向直波导、第四横向直波导、倒等腰梯形波导、第一纵向直波导、第二纵向直波导、S形波导、倒S形波导；基体上设有第一横向直波导、第二横向直波导、第三横向直波导、第四横向直波导、倒等腰梯形波导、第一纵向直波导、第二纵向直波导、S形波导、倒S形波导,第一横向直波导、第二横向直波导、第三横向直波导依次连接成一字形波导，倒等腰梯形波导的上端与第二横向直波导相连，第一纵向直波导的上端连接在倒等腰梯形波导的下端中心位置，第一纵向直波导的下端与第四横向直波导的左端相连，第一纵向直波导与第四横向直波导组成一个L形波导,第二纵向直波导的上、下两端分别和第三横向直波导、第四横向直波导相连，第一纵向直波导和第二纵向直波导之间左右对称设有S形波导和倒S形波导，太赫兹波从信号输入端输入，TE波直接从第一信号输出端输出、TM波从第二信号输出端输出，获得偏振分束的功能。所述的基体的材料为二氧化娃，长度为2200 μ πΓ2400 μ m,宽度为1400 μ πΓ 600 μ m，厚度为300 μ πΓ400 μ m。所述的波导的材料均为硅，厚度均为50 μ πΓ ΟΟ μ m。所述的第一横向直波导、第二横向直波导、第三横向直波导、第四横向直波导的长度分别为 300 μ m 400 μ m、700 μ m 800 μ m、1100 μ m 1200 μ m、1500 μ m 1600 μ m,宽度均为100 μ πΓ 50 μ m。所述的倒等腰梯形波导的上底长度为400 μ πΓ500 μ m,下底长度为700 μ πΓ800 μ m,高度为300 μ πΓ400 μ m。所述的第一纵向直波导、第二纵向直波导的长度分别为600μπΓ700μπι、900μπΓ 000μπι，宽度均为100μπΓ 50μπι ;第一纵向直波导与第二纵向直波导之间的距离为1000μπΓ 200μπι。所述的S形波导和倒S形波导的尺寸相同，S形波导的外侧长度为450 μ πΓ460 μ m，S形波导的上侧纵向波导的长度为320 μ πΓ330 μ m，整个波导的宽度为100 μ πΓ 50 μ m ;S形波导和倒S形波导之间的距离为30 μ πΓ40 μ m。 本发明的双S形太赫兹波偏振分束器具有结构紧凑，分束率高，尺寸小，便于制作，易于集成等优点，满足在太赫兹波医学成像、太赫兹波通信等领域应用的要求。
图I是双S形太赫兹波偏振分束器立体结构示意 图2是双S形太赫兹波偏振分束器平面结构示意 图3是第一信号输出端的TE波、TM波传输曲线；
图4是第二信号输出端的TM波、TE波传输曲线。
具体实施例方式如图1 2所不,双S形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、基体4、第一横向直波导5、第二横向直波导6、第三横向直波导7、第四横向直波导8、倒等腰梯形波导9、第一纵向直波导10、第二纵向直波导11、S形波导12、倒S形波导13 ;基体4上设有第一横向直波导5、第二横向直波导6、第三横向直波导7、第四横向直波导8、倒等腰梯形波导9、第一纵向直波导10、第二纵向直波导11、S形波导12、倒S形波导13,第一横向直波导5、第二横向直波导6、第三横向直波导7依次连接成一字形波导，倒等腰梯形波导9的上端与第二横向直波导6相连，第一纵向直波导10的上端连接在倒等腰梯形波导9的下端中心位置，第一纵向直波导10的下端与第四横向直波导8的左端相连，第一纵向直波导10与第四横向直波导8组成一个L形波导，第二纵向直波导11的上、下两端分别和第三横向直波导7、第四横向直波导8相连,第一纵向直波导10和第二纵向直波导11之间左右对称设有S形波导12和倒S形波导13，太赫兹波从信号输入端I输入，TE波直接从第一信号输出端2输出、TM波从第二信号输出端3输出，获得偏振分束的功倉泛。所述的基体4的材料为二氧化娃，长度为2200 μ πΓ2400 μ m,宽度为1400 μ πΓ 600 μ m，厚度为300 μ πΓ400 μ m。所述的波导的材料均为硅，厚度均为50 μ πΓ ΟΟ μ m0所述的第一横向直波导5、第二横向直波导6、第三横向直波导7、第四横向直波导 8 的长度分别为 300 μ πΓ400 μ m、700 μ πΓ800 μ m、1100 μ πΓ 200 μ m、1500μπΓ 600μπι，宽度均为100μπΓ 50μπι。所述的倒等腰梯形波导9的上底长度为400 μ m^500 μ m,下底长度为700 μ m^800 μ m,高度为300 μ m^400 μ m。所述的第一纵向直波导10、第二纵向直波导11的长度分别为600μπΓ700μπι、900μπΓ 000μπι，宽度均为100μπΓ 50μπι;第一纵向直波导10与第二纵向直波导11之间的距离为1000 μ πΓ 200 μ m。所述的S形波导12和倒S形波导13的尺寸相同，S形波导12的外侧长度为450 μ πΓ460 μ m，S形波导12的上侧纵向波导的长度为320 μ πΓ330 μ m,整个波导的宽度为100 μ m 150 μ m ；S形波导12和倒S形波导13之间的距离为30 μ m 40 μ m。实施例I
双S形太赫兹波偏振分束器
基体的材料为二氧化硅，长度为2200 μ m,宽度为1400 μ m,厚度为300 μ m。波导的材料均为娃，厚度均为50 μ m。第一横向直波导、第二横向直波导、第三横向直波导、第四横向直波导的长度分别为400μπι、700μπι、1100μπι、1500μπι，宽度均为100 μ m。倒等腰梯形波导的上底长度为400 μ m,下底长度为700 μ m,高度为300 μ m。第一纵向直波导、第二纵向直波 导的长度分别为700 μ m、1000 μ m，宽度均为100 μ m ;第一纵向直波导与第二纵向直波导之间的距离为1000 μ m。S形波导和倒S形波导的尺寸相同，S形波导的外侧长度为460 μ m,S形波导的上侧纵向波导的长度为330 μ m,整个波导的宽度为100 μ m ;S形波导和倒S形波导之间的距离为30 μ m。太赫兹波从信号输入端输入,TE波直接从第一信号输出端输出、TM波从第二信号输出端输出，获得偏振分束的功能。第一信号输出端的TE波、TM波传输曲线如图3所示，在O. 60THz^l. IOTHz频段范围内，TE波最小传输率为99. 2%，TM波最大传输率为O. 31%,这说明TE波从第一信号输出端输出。第二信号输出端的TM波、TE波传输曲线如图4所示，在O. 60THz I. IOTHz频段范围内，TM最小传输率为99. 0%，TE波最大传输率为O. 43%，这说明TM波从第二信号输出端输出。
权利要求
1.一种双S形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)、基体(4)、第一横向直波导(5)、第二横向直波导(6)、第三横向直波导(7)、第四横向直波导(8)、倒等腰梯形波导(9)、第一纵向直波导(10)、第二纵向直波导(11)、S形波导(12)、倒S形波导(13);基体(4)上设有第一横向直波导(5)、第二横向直波导(6)、第三横向直波导(7)、第四横向直波导(8)、倒等腰梯形波导(9)、第一纵向直波导(10)、第二纵向直波导(11)、S形波导(12)、倒S形波导(13),第一横向直波导(5)、第二横向直波导(6)、第三横向直波导(7)依次连接成一字形波导，倒等腰梯形波导(9)的上端与第二横向直波导(6)相连，第一纵向直波导(10)的上端连接在倒等腰梯形波导(9)的下端中心位置，第一纵向直波导(10)的下端与第四横向直波导(8)的左端相连,第一纵向直波导(10)与第四横向直波导(8)组成一个L形波导，第二纵向直波导(11)的上、下两端分别和第三横向直波导(7)、第四横向直波导(8)相连，第一纵向直波导(10)和第二纵向直波导(11)之间左右对称设有S形波导(12)和倒S形波导(13);太赫兹波从信号输入端(I)输入，TE波直接从第一信号输出端(2)输出、TM波从第二信号输出端(3)输出，获得偏振分束的功能。
2.根据权利要求I所述的一种双S形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的基体(4)的材料为二氧化硅，长度为2200 μ πΓ2400 μ m，宽度为1400 μ πΓ 600 μ m，厚度为300 μ m 400 μ mD
3.根据权利要求I所述的一种双S形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的波导的材料均为硅，厚度均为50 μ πΓ ΟΟ μ m。
4.根据权利要求I所述的一种双S形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第一横向直波导(5)、第二横向直波导(6)、第三横向直波导(7)、第四横向直波导(8)的长度分别为 300 μ m 400 μ m、700 μ m 800 μ m、1100 μ m 1200 μ m、1500 μ m 1600 μ m,宽度均为100 μ m 150 μ m。
5.根据权利要求I所述的一种双S形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的倒等腰梯形波导(9)的上底长度为400μπΓ500μπι，下底长度为700μπΓ800μπι，高度为300 μ m 400 μ m。
6.根据权利要求I所述的一种双S形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第一纵向直波导(10 )、第二纵向直波导(11)的长度分别为600 μ πΓ700 μ m、900 μ πΓ ΟΟΟ μ m，宽度均为100μπΓ 50μπι;第一纵向直波导(10)与第二纵向直波导(11)之间的距离为1000 μ m 1200 μ m。
7.根据权利要求I所述的一种双S形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的S形波导(12)和倒S形波导(13)的尺寸相同，S形波导(12)的外侧长度为450 μ m^460 μ m, S形波导(12)的上侧纵向波导的长度为320μπΓ330μπι，整个波导的宽度为100 μ πΓ 50 μ m ;S形波导(12)和倒S形波导(13)之间的距离为30μπΓ40μπι。
全文摘要
本发明公开了一种双S形太赫兹波偏振分束器。它包括信号输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、基体、第一横向直波导、第二横向直波导、第三横向直波导、第四横向直波导、倒等腰梯形波导、第一纵向直波导、第二纵向直波导、S形波导、倒S形波导；基体上设有第一横向直波导、第二横向直波导、第三横向直波导、第四横向直波导、倒等腰梯形波导、第一纵向直波导、第二纵向直波导、S形波导、倒S形波导，太赫兹波从信号输入端输入，TE波直接从第一信号输出端输出、TM波从第二信号输出端输出，获得偏振分束的功能。本发明具有结构紧凑，分束率高，尺寸小，便于制作，易于集成等优点，满足在太赫兹波医学成像、太赫兹波通信等领域应用要求。
文档编号G02B6/126GK102928914SQ20121044977
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