[发明专利]跑道形结构的太赫兹波偏振分束器

说明书

技术领域

本发明涉及分束器，尤其涉及一种跑道形结构的太赫兹波偏振分束器。

背景技术

随着现代科学技术的迅猛发展、国际竞争的加剧以及社会信息化进程不断加快，各种各样的新技术、新思想大量涌现出来，太赫兹波技术便是其中之一。太赫兹(Terahertz，THz)通常是指频率在0.1THz~10THz的电磁波。它的长波段与毫米波 (亚毫米波)相重合，其发展主要依靠电子学技术；而它的短波段与红外线相重合，其发展主要依靠光子学技术，可见太赫兹波是宏观电子学向微观光子学过渡的频段，在电磁波频谱中占有很特殊的位置。它有很多优越的特性，有非常重要的学术和应用价值，使得THz受到全世界各国政府的支持，并给予极大的关注。由于太赫兹波的频率很高，所以其空间分辨率也很高；又由于它的脉冲很短，所以具有很高的时间分辨率。由此，太赫兹成像技术和太赫兹波谱技术构成了太赫兹应用的两个主要关键技术。太赫兹的独特性能给环境探测、生物医学、通信等领域带来深远的影响。例如，THz技术能够对固体、气体、液体及火焰等介质的电学、声学性质及化学成分进行研究。科研人员可利用THz穿透烟雾来检测出大气中的有毒或有害分子，因此可用于环境的污染检测。生物体对THz波具有独特的响应，而且很多生物大分子如DNA分子的旋转及振动能级多处于THz波段，所以THz在蛋白质等生物大分子无标志识别应用中有着举足轻重的作用。由于THz具有类似X射线的穿透能力，且其光子能量小，不会引起生物组织的光离化，所以在生物医学成像方面非常安全，适合于生物医学成像。除了生物医学、环境监测等领域，太赫兹技术在高带宽无线通信系统方面也有其广阔的应用前景。

太赫兹波技术的应用离不开太赫兹波功能器件的保障。但现有的太赫兹波功能器件往往结构复杂、体积较大、不易于集成并且价格昂贵，因此小型化、低成本的太赫兹器件成为太赫兹波应用的关键。太赫兹波偏振分束器是一种非常重要的太赫兹波功能器件，应用在太赫兹波系统中，实现对太赫兹波的偏振分束控制。目前国内外很多科研机构都致力于这方面的研究，但相关的研究报道很少，因此有必要设计一种结构简单紧凑、易于集成、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较低，结构复杂，实际制作过程困难，难以集成的不足，提供一种结构简单、高分束率的跑道形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：

跑道形结构的太赫兹波偏振分束器包括太赫兹波输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、基体、左侧n形波导、中间耦合区域、右侧螺旋形波导；基体上设有左侧n形波导、中间耦合区域、右侧螺旋形波导，左侧n形波导为上下对称结构，左侧n形波导包括顺次连接L形波导、半圆环波导和倒L形波导，L形波导由上侧纵向波导、上侧四分之一圆弧波导、上侧横向波导依次连接而成，倒L形波导由下侧纵向波导、下侧四分之一圆弧波导、下侧横向波导依次连接而成，中间耦合区域由上下左右对称的四个跑道形结构组成，其中两个跑道形结构纵向排列在中间耦合区域的中间位置，余下的两个跑道形结构分别横向排列在中间位置的上、下两侧，跑道形结构由外侧的跑道形波导和内侧的跑道形柱体组成，右侧螺旋形波导由从右到左顺次排列的第二纵向波导、第二四分之一圆弧波导、第二横向波导、第二半圆环波导、四分之三圆弧波导连接而成，第二半圆环波导和四分之三圆弧波导组成一个向内螺旋的结构；太赫兹波从太赫兹波输入端输入，TM波直接经左侧n形波导从第一信号输出端输出，通过中间耦合区域的耦合作用，TE波从第二信号输出端输出，获得偏振分束的功能。