[发明专利]基于局部周期性沟道结构太赫兹偏振输出器

说明书

技术领域

本发明涉及偏振器，尤其涉及一种基于局部周期性沟道结构太赫兹偏振输出器。

背景技术

太赫兹(THz，1THz＝10¹²Hz)波是指频率从0.1THz到10THz，波长为3mm到30μm，其频段介于毫米波与红外光之间频谱范围的电磁波谱区域。得益于太赫兹波在电磯波谱中独特的位置，太赫兹波兼有光波和微波的特性，因此有广泛的应用价值。然而，由于长久以来太赫兹源与操测技术的局限，太赫兹波并未能得到广泛研究与应用，一度成为电磁波研究中的空白，称为“太赫兹空白”(THz Gap)。进入二十一世纪，伴随着太赫兹源与探测等器件获得突破进展及微纳加工技术的发展，对太赫兹波的研究在全球范围内如火如荼，进入快车道。随着研究的深入，太赫兹波展现出一系列令人兴奋的潜在应用价值，在通信、探测、安全等领域均展现出巨大潜能。

偏振器是太赫兹应用系统中最基本的器件之一，能够有效地提高系统的传输质量。太赫兹波偏振器是调控太赫兹波偏振状态的准光学器件。太赫兹偏振器在太赫兹光谱、成像和传感系统中具有重要作用。

发明内容

本发明为了克服现有技术不足，提供一种结构简单基于周期性光栅结构的偏振器。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于局部周期性沟道结构太赫兹偏振输出器，它包括信号输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、基底硅层、二氧化硅层、双面锥形波导、左侧单面锥形波导、左侧直臂S形波导、右侧单面锥形波导、右侧直臂S形波导；双面锥形波导通过左侧直臂S形波导和右侧直臂S形波导分别与与左侧单面锥形波导和右侧单面锥形波导相连接；左侧直臂S形波导和右侧直臂S形波导由中部矩形波导和两端几何形状大小相同的弧形波导组成。TE偏振波与TM偏振波从双面锥形波导周期性沟道结构上方的信号输入端以一定角度输入，进入双面锥形波导，经过双面锥形波导上的周期性沟道作用，最后TE偏振波从双面锥形波导的右侧的第一信号输出端输出，TM偏振波从双面锥形波导的左侧的第二信号输出端输出，从而控制TE偏振波与TM偏振波的传输方向，因此可以实现周期性沟道结构的偏振器。

所述的基底硅层和二氧化硅层的长度为679.6μm～686μm，宽度为230μm，基底硅层的厚度h₁＝22μm，二氧化硅层的厚度h₂＝45μm。所述的双面锥形波导的材料为硅，厚度h₃＝30μm；双面锥形波导的中间部分为周期性沟道，而两端则各由一个长方形波导和一等腰三角形波导构成；周期性沟道的周期尺寸T为4.2～4.6μm，占空比为50％，高度h₄＝5μm；长方形波导长度为23μm，宽度为45μm，等腰三角形波导的底边长为45μm，腰长为54μm。所述的左侧直臂S形波导和右侧直臂S形波导的几何参数完全相同，都由一个矩形波导两端各连接一个弧度角为90°的弧形波导组成；矩形波导的长100μm，宽为5μm，弧形波导的外半径为25μm，宽度为5μm，各波导的材料都为硅。所述的左侧单面锥形波导的材料为硅，厚度h₃＝30μm；左侧单面锥形波导的中间部分为周期性沟道，周期性沟道的周期尺寸T为4.2～4.6μm，占空比为50％，高度h₄＝5μm；左侧单面锥形波导左端为一个长方形波导，长方形波导的长为23μm。宽为45μm，其右端与周期性沟道相连；左侧单面锥形波导右端由一个长方形波导和一个等腰三角形波导构成，长方形波导的左端与周期性沟道相连，右端与与等腰三角形波导相连，长方形波导长度为23μm，宽度为45μm，等腰三角形波导的底边长为45μm，腰长为54μm。所述的右侧单面锥形波导的材料为硅，厚度h₃＝30μm；右侧单面锥形波导的中间部分为周期性沟道，周期性沟道的周期尺寸T为4.2～4.6μm，占空比为50％，高度h₄＝5μm；由侧单面锥形波导右端为一个长方形波导，长方形波导的长为23μm。宽为45μm，其左端与周期性沟道相连；右侧单面锥形波导左端由一个长方形波导和一个等腰三角形波导构成，长方形波导的右端与周期性沟道相连，左端与与等腰三角形波导相连，长方形波导长度为23μm，宽度为45μm，等腰三角形波导的底边长为45μm，腰长为54μm。

本发明的一种基于局部周期性沟道结构太赫兹偏振输出器，具有结构紧凑，偏振效率高，损耗小，制作成本低，满足在太赫兹波成像、太赫兹波通信等领域应用的要求。

附图说明