[发明专利]一种基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹隔离器，具体是涉及一种基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器。

背景技术

太赫兹是一种新型的、有很多独特优点的辐射源，频率在0.1THz到10THz范围，波长大概在0.03到3mm范围，介于微波与红外之间。

太赫兹技术作为一门前沿的新兴交叉学科，对其他科学如物理、化学、天文学、生物医学、材料科学、环境科学等均有重大的影响，给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇。同时太赫兹系统在半导体材料、高温超导材料的性质研究、断层成像技术、无标记的基因检查、细胞水平的成像、化学和生物的检查，以及宽带通信、微波定向等许多领域中有着广泛的应用。而隔离器则是各种太赫兹应用系统中不可缺少的关键元件，隔离器具有保护发射源、减少频率牵引、去干扰、分离收发、清除不必要的辐射等功能，在电路中的设计功能是实现单向传输。理想的隔离器是对一个方向的太赫兹波功率完全吸收，对相反的太赫兹波功率则无损传输。通常使用的隔离器要求正向传输插入损耗尽可能小，反向衰减尽可能大。目前，对隔离器的设计和材料选取等方面的研究引起人们的广泛关注，但是现阶段大部分的隔离器都只是应用于微波领域。

在现有技术中，公开了一种磁表面等离子体波导太赫兹隔离器装置。这种太赫兹隔离器装置由金属壁与半导体锑化铟柱阵列构成非对称、周期性结构的表面等离子体波导。通过在低温下外加强磁场，锑化铟表现出旋电性质，该结构可产生磁表面等离子体模式，实现对太赫兹波单向隔离传输的功能。

但是，上述的磁表面等离子体波导太赫兹隔离器装置采用的技术方案，需要外加低温和强磁场等极端条件。所以，现有技术缺乏一种基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器，无需外加低温和强磁场等极端条件，在常温常态条件下就可以正常工作的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供了一种基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器，无需外加低温和强磁场等极端条件就能实现在太赫兹波段对特定的频率达到隔离的效果。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器，具有这样的特征：包括：用于接收太赫兹波入射的光子晶体异质结，位于光子晶体异质结一侧的第一端口，以及位于光子晶体异质结另一侧的第二端口，其中，光子晶体异质结包含分别位于光子晶体异质结中两侧的第一光子晶体和第二光子晶体，第一端口靠近第一光子晶体设置，第二端口靠近第二光子晶体设置，第一光子晶体设有多个均匀分布的小孔，第二光子晶体设有多个均匀分布的大孔，第一光子晶体和第二光子晶体之间设有朝向第一光子晶体凸起的分界面，且分界面的两端分别位于第二端口的两侧，第一端口作为引入太赫兹波的入射端口，第二端口作为导出太赫兹波的出射端口，出射端口的宽度大于入射端口的宽度。

在本发明提供的太赫兹隔离器中，还可以具有这样的特征：其中，大孔半径是小孔半径的2.2倍。

在本发明提供的太赫兹隔离器中，还可以具有这样的特征：其中，入射端口的长度L1为37.5um至3750um,宽度W1为15um至1500um，出射端口的长度L2为45um至4500um,宽度W2为75um至7500um，第一光子晶体和第二光子晶体的周期P为7.5um至750um，厚度H为1um至10000um，小孔的半径R1为1.25um至125um,大孔的半径R2为2.75um至275um。

在本发明提供的太赫兹隔离器中，还可以具有这样的特征：其中，入射端口的长度L1等于750um,宽度W1等于300um，出射端口的长度L2等于900um,宽度W2等于1500um，第一光子晶体和第二光子晶体的周期P等于150um，厚度H等于300um，小孔的半径R1等于25um,大孔的半径R2等于55um。

在本发明提供的太赫兹隔离器中，还可以具有这样的特征：其中，分界面为顶角朝向第一光子晶体的V字形分界面。

在本发明提供的太赫兹隔离器中，还可以具有这样的特征：其中，V字形分界面的顶角角度为90°。

在本发明提供的太赫兹隔离器中，还可以具有这样的特征：其中，V字形分界面的顶角角度为126.87°。

发明的作用与效果