平板單偏振太赫茲波輸出器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種平板單偏振太赫茲波輸出器。它包括輸入端、第一信號輸出端、第二信號輸出端、平板單偏振波輸出器、基底、左矩形波導、梯形波導、圓環形波導、中部矩形波導、大矩形波導、右上矩形波導、右下矩形波導；基底的上表面設有左矩形波導、梯形波導、圓環形波導、中部矩形波導、大矩形波導、右上矩形波導、右下矩形波導，右上矩形波導的右端、右下矩形波導的右端分別設有第一信號輸出端、第二信號輸出端，信號從信號輸入端進入平板單偏振波輸出器后分別從第一信號輸出端、第二信號輸出端輸出。本發明具有結構簡單、輸出效率高、尺寸小、成本低、便于制作等優點，滿足在太赫茲波成像、醫學診斷、太赫茲波通信等領域應用的要求。
【專利說明】平板單偏振太赫茲波輸出器
【技術領域】
[0001]本發明涉及太赫茲波偏振輸出器，尤其涉及一種平板單偏振太赫茲波輸出器。
【背景技術】
[0002]太赫茲(Terahertz,簡稱THz)波是指頻率在0.1THz?IOTHz范圍內的電磁波，它處于電子學向光子學過渡的領域，集成了微波通信與光通信的優點:首先太赫茲波通信能夠獲得比微波通信大得多的帶寬，能有效解決日益嚴峻的頻帶資源短缺的問題。另外太赫茲波具有很好的穿透性，它能以很小的衰減穿透煙塵、墻壁、碳板、布料及陶瓷等物質，解決了光通信在煙塵等惡劣環境中的局限。太赫茲波的傳輸特性決定了太赫茲波可以應用于無線通信。另外太赫茲雷達分辨率高，可成為未來的高精度雷達發展方向。日益發展的太赫茲波技術在天文、生物醫學、安全及環境監測、成像、寬帶無線通信和雷達等方面均具有重大的科學價值和廣闊的應用前景，其中太赫茲波通信技術具有毫米波通信及光通信的特性，可以應用于室內局域網通信等方面。國際上關于太赫茲波的研究機構大量涌現，并取得了很多研究成果，太赫茲技術仍將是未來很長一段時間世界范圍內廣泛研究的熱點。
[0003]太赫茲波通信系統離不開各種太赫茲波功能器件的性能保障。雖然國內外對于太赫茲波功能器件的研究已經逐漸展開，但是太赫茲波功能器件作為太赫茲波科學技術應用中的重點和難點，相比太赫茲波產生和檢測裝置及太赫茲波傳輸波導的快速發展，仍然需要投入大量的人力和物力進行深入的探索和研究。對太赫茲波偏振輸出器進行研究對于促進太赫茲波功能器件的研究有不可或缺的重要意義。太赫茲波偏振輸出器是一種非常重要的太赫茲波器件，用于控制太赫茲波系統中的太赫茲波。目前國內外很多科研機構都致力于這方面的研究并取得了一定的進展，但是很少有相關報道。現有的太赫茲波偏振輸出器往往結構復雜、體積較大并且價格昂貴，小型化、低成本的太赫茲波器件是太赫茲波技術應用的關鍵，因此有必要設計一種結構簡單，分束效率高的太赫茲波偏振輸出器以滿足未來太赫茲波技術應用需要。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種太赫茲波偏振輸出器。
[0005]平板單偏振太赫茲波輸出器，其特征在于包括輸入端、第一信號輸出端、第二信號輸出端、平板單偏振波輸出器、基底、左矩形波導、梯形波導、圓環形波導、中部矩形波導、大矩形波導、右上矩形波導、右下矩形波導；基底的上表面設有左矩形波導、梯形波導、圓環形波導、中部矩形波導、大矩形波導、右上矩形波導、右下矩形波導，左矩形波導的左端與基底的左端邊相連，左矩形波導的左端設有信號輸入端，梯形波導的左端與左矩形波導的右端相連，梯形波導的右端上部與圓環形波導的左端相連，梯形波導的右端下部與中部矩形波導的左端相連，大矩形波導的左端上下部分別與圓環形波導的右端和中部矩形波導的右端相連，大矩形波導的右端上下部分別與右上矩形波導的左端和右下矩形波導的左端相連，右上矩形波導的右端、右下矩形波導的右端均與基板的右端邊相連，右上矩形波導的右端、右下矩形波導的右端分別設有第一信號輸出端、第二信號輸出端，信號從信號輸入端進入平板單偏振波輸出器后分別從第一信號輸出端、第二信號輸出端輸出。
[0006]所述的平板單偏振波輸出器的長度為14 μm-6 μ m,寬度為9 μ nTll μ m,它由基底層和波導層組成，其中基底層的材料為二氧化硅，波導層的材料為硅，波導層厚度均為0.2μm-θ.3 μ mo所述的基底的長度為14μm-?6μm-,寬度為9 μ nTll μ m,厚度為
3.5μm-4.5 μ mo所述的左矩形波導的長度為0.9μm-?.2 μ m,寬度為0.2 μ m-Ο.4 μ m0所述的梯形波導的上底邊長度為0.2μ m-θ.4μm-,下底邊長度為0.9μm-.I μ m,高為0.9 μm-.I μ m。所述的圓環形波導的外圓半徑為5.5 μ m-7 μ m,內圓半徑為4 μ m-5 μ m,圓心角為40°~60°。所述的中部矩形波導的長度為3 μ m-5 μ m,寬度為0.3 μ m-θ.6 μ m。所述的大矩形波導的長度為5 μ m-6 μ m,寬度為3 μ m-4 μ m。所述的右上矩形波導的長度為2 μ m-3 μ m,寬度為0.5 μ m-θ.7 μ m ;所述的右下矩形波導的長度為2 μ m-3 μ m,寬度為
0.5 μ m~0.7 μ m。
[0007]本發明具有結構簡單、輸出效率高、尺寸小、成本低、便于制作等優點，滿足在太赫茲波成像、醫學診斷、太赫茲波通信等領域應用的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是平板單偏振太赫茲波輸出器的三維結構示意圖；
圖2是平板單偏振太赫茲波輸出器的俯視圖；
圖3是輸入端輸入TM波時第一信號輸出端輸出的TE波的傳輸率圖；
圖4是輸入端輸入TE波時第一信號輸出端輸出的TE波的傳輸率圖。
【具體實施方式】
[0009]如圖f 2所示，平板單偏振太赫茲波輸出器包括輸入端1、第一信號輸出端2、第二信號輸出端3、平板單偏振波輸出器4、基底5、左矩形波導6、梯形波導7、圓環形波導8、中部矩形波導9、大矩形波導10、右上矩形波導11、右下矩形波導12 ;基底5的上表面設有左矩形波導6、梯形波導7、圓環形波導8、中部矩形波導9、大矩形波導10、右上矩形波導11、右下矩形波導12，左矩形波導6的左端與基底5的左端邊相連，左矩形波導6的左端設有信號輸入端1，梯形波導7的左端與左矩形波導6的右端相連，梯形波導7的右端上部與圓環形波導8的左端相連，梯形波導7的右端下部與中部矩形波導9的左端相連，大矩形波導10的左端上下部分別與圓環形波導8的右端和中部矩形波導9的右端相連，大矩形波導10的右端上下部分別與右上矩形波導11的左端和右下矩形波導12的左端相連，右上矩形波導11的右端、右下矩形波導12的右端均與基板5的右端邊相連，右上矩形波導11的右端、右下矩形波導12的右端分別設有第一信號輸出端2、第二信號輸出端3，信號從信號輸入端I進入平板單偏振波輸出器4后分別從第一信號輸出端2、第二信號輸出端3輸出。
[0010]所述的平板單偏振波輸出器4的長度為14μm-?6μπ?，寬度為9μm-?1μπ?，它由基底層和波導層組成，其中基底層的材料為二氧化硅，波導層的材料為硅，波導層厚度均為0.2μm-θ.3μπι。所述的基底5的長度為14μm-?6μπι，寬度為9 μ nTll μ m，厚度為
3.5 μ m-4.5 μ m。所述的左矩形波導6的長度為0.9 μm-.2 μ m,寬度為0.2 μ m-θ.4 μ m。所述的梯形波導7的上底邊長度為0.2 μ m-θ.4 μ m,下底邊長度為0.9 μm-.I μ m,高為0.9 μ m`1.I μ m。所述的圓環形波導8的外圓半徑為5.5 μ m`17 μ m,內圓半徑為4 μ m`15 μ m,圓心角為40°~60°。所述的中部矩形波導9的長度為3 μ m`15 μ m,寬度為0.3 μ m`1θ.6 μ m。所述的大矩形波導10的長度為5 μ m`16 μ m,寬度為3 μ m`14 μ m。所述的右上矩形波導11的長度為2 μ m`13 μ m,寬度為0.5 μ m`1θ.7 μ m ;所述的右下矩形波導12的長度為2 μ m`13 μ m,寬度為0.5 μ m~0.7 μ m。
[0011] 實施例1
平板單偏振太赫茲波輸出器:
平板單偏振波輸出器的長度為15μπι，寬度為ΙΟμπι，它由基底層和波導層組成，其中基底層的材料為二氧化硅，波導層的材料為硅，波導層厚度均為0.25μπι。基底的長度為15 μ m,寬度為10 μ m,厚度為4 μ m。左矩形波導的長度為I μ m,寬度為0.3 μ m。梯形波導的上底邊長度為0.3 μ m,下底邊長度為I μ m,高為0.9 μ m`1.I μ m。圓環形波導的外圓半徑為6 μ m,內圓半徑為5 μ m,圓心角為50°。中部矩形波導的長度為4 μ m,寬度為0.4 μ m。大矩形波導的長度為5.5 μ m,寬度為3.5 μ m。右上矩形波導的長度為2.5 μ m,寬度為0.6 μ m ;右下矩形波導的長度為2.5 μ m,寬度為0.6 μ m。平板單偏振波輸出器的輸入端輸入TM波時第一信號輸出端輸出的TE波的傳輸率如圖3所示，在1.l(Tl.80ΤΗζ頻段，TE波的最大傳輸率為99.9%,這說明TE波從第一信號輸出端輸出。平板單偏振波輸出器的輸入端輸入TE波時第二信號輸出端輸出的TE波的傳輸率如圖4所示，在1.l(Tl.80ΤΗζ頻段，TE波的最大傳輸率為99.9%，這說明TE波從第二信號輸出端輸出。
【權利要求】
1.一種平板單偏振太赫茲波輸出器,其特征在于包括輸入端(I)、第一信號輸出端(2)、第二信號輸出端(3)、平板單偏振波輸出器(4)、基底(5)、左矩形波導(6)、梯形波導(7)、圓環形波導(8)、中部矩形波導(9)、大矩形波導(10)、右上矩形波導(11)、右下矩形波導(12);基底(5)的上表面設有左矩形波導(6)、梯形波導(7)、圓環形波導(8)、中部矩形波導(9)、大矩形波導(10)、右上矩形波導(11)、右下矩形波導(12)，左矩形波導(6)的左端與基底(5)的左端邊相連，左矩形波導(6)的左端設有信號輸入端(1)，梯形波導(7)的左端與左矩形波導(6)的右端相連，梯形波導(7)的右端上部與圓環形波導(8)的左端相連，梯形波導(7)的右端下部與中部矩形波導(9)的左端相連，大矩形波導(10)的左端上下部分別與圓環形波導(8)的右端和中部矩形波導(9)的右端相連，大矩形波導(10)的右端上下部分別與右上矩形波導(11)的左端和右下矩形波導(12)的左端相連，右上矩形波導(11)的右端、右下矩形波導(12)的右端均與基板(5)的右端邊相連，右上矩形波導(11)的右端、右下矩形波導(12)的右端分別設有第一信號輸出端(2)、第二信號輸出端(3)，信號從信號輸入端(I)進入平板單偏振波輸出器(4)后分別從第一信號輸出端(2)、第二信號輸出端(3)輸出。
2.根據權利要求1所述的一種平板單偏振太赫茲波輸出器，其特征在于所述的平板單偏振波輸出器(4)的長度為14 μ πm?6 μ m,寬度為9 μ nTll μ m,它由基底層和波導層組成，其中基底層的材料為二氧化硅，波導層的材料為硅，波導層厚度均為0.2μπmθ.3μπι。
3.根據權利要求1所述的一種平板單偏振太赫茲波輸出器，其特征在于所述的基底(5)的長度為 14 μ πm?6 μ m,寬度為 9 μ nTll μ m,厚度為 3.5 μ πm4.5 μ m。
4.根據權利要求1所述的一種平板單偏振太赫茲波輸出器，其特征在于所述的左矩形波導(6)的長度為0.9 μ πm?.2 μ m,寬度為0.2 μ πmθ.4 μ m。
5.根據權利要求1所述的一種平板單偏振太赫茲波輸出器，其特征在于所述的梯形波導(7)的上底邊長度為0.2μ πmθ.4μηι,下底邊長度為0.9μ πm?.I μ m,高為0.9 μ m~L I μ m。
6.根據權利要求1所述的一種平板單偏振太赫茲波輸出器，其特征在于所述的圓環形波導(8)的外圓半徑為5.5 μ πm7 μ m,內圓半徑為4 μ πm5 μ m,圓心角為40°~60°。
7.根據權利要求1所述的一種平板單偏振太赫茲波輸出器，其特征在于所述的中部矩形波導(9)的長度為3 μ πm5 μ m,寬度為0.3 μ πmθ.6 μ m。
8.根據權利要求1所述的一種平板單偏振太赫茲波輸出器，其特征在于所述的大矩形波導(10)的長度為5 μ πm6 μ m,寬度為3 μ ηm4 μ m。
9.根據權利要求1所述的一種平板單偏振太赫茲波輸出器，其特征在于所述的右上矩形波導(11)的長度為2μπm3μηι,寬度為0.5 μ πmθ.7μ m ;所述的右下矩形波導(12)的長度為 2 μ m~3 μ m,寬度為 0.5 μ πmθ.7 μ m。
【文檔編號】G02B6/125GK103675994SQ201310599633
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月25日 優先權日:2013年11月25日
【發明者】李九生 申請人:中國計量學院