可調(diào)多通道太赫茲波功分器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分束器，尤其涉及一種可調(diào)多通道太赫茲波功分器。
【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲輻射是對(duì)一個(gè)特定波段的電磁輻射的統(tǒng)稱，它在電磁波譜中位于微波和紅外輻射之間，太赫茲輻射的命名來源于它的振蕩頻率在ITHz左右，在電子學(xué)領(lǐng)域里，這一頻段的電磁波又被稱作毫米波和亞毫米波；而在光譜學(xué)領(lǐng)域，它也被稱為遠(yuǎn)紅外射線。在20世紀(jì)80年代中期以前，由于缺乏高能量、高效率、室溫下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的太赫茲輻射源以及有效的太赫茲波探測(cè)技術(shù)，太赫茲技術(shù)及應(yīng)用研究進(jìn)展非常緩慢，相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道也屈指可數(shù)，太赫茲波段成為寬廣的電磁波譜中唯一一塊尚未充分開發(fā)利用的波段，被科學(xué)界稱為電磁波譜最后的“太赫茲空隙"。隨著太赫茲輻射源和探測(cè)技術(shù)的突破，太赫茲獨(dú)特的優(yōu)越特性被發(fā)現(xiàn)并在材料科學(xué)、氣體探測(cè)、生物和醫(yī)學(xué)檢測(cè)、通信等方面展示出巨大的應(yīng)用前景。
[0003]太赫茲波功分器是一類重要的太赫茲波功能器件，近年來太赫茲波功分器已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。然而現(xiàn)有的太赫茲波功分器大都存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功分效率低、成本尚等諸多缺點(diǎn)，所以研究結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功分效率尚、成本低、尺寸小，具有可調(diào)性能的太赫茲波功分器意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功分效率高的可調(diào)多通道太赫茲波功分器。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種可調(diào)多通道太赫茲波功分器包括二維周期排列的介質(zhì)柱光子晶體及位于介質(zhì)柱光子晶體之間的信號(hào)輸入端、第一信號(hào)輸出端、第二信號(hào)輸出端、第三信號(hào)輸出端、第四信號(hào)輸出端、第五信號(hào)輸出端、第六信號(hào)輸出端、镥鉍石榴石介質(zhì)柱、第一光子晶體介質(zhì)柱、第二光子晶體介質(zhì)柱、第一光子晶體介質(zhì)柱陣列、第二光子晶體介質(zhì)柱陣列、第三光子晶體介質(zhì)柱陣列、第四光子晶體介質(zhì)柱陣列、第五光子晶體介質(zhì)柱陣列、第六光子晶體介質(zhì)柱陣列、第七光子晶體介質(zhì)柱陣列、第一單模波導(dǎo)、第二單模波導(dǎo)、第三單模波導(dǎo)、第四單模波導(dǎo)、第八光子晶體介質(zhì)柱陣列、第九光子晶體介質(zhì)柱陣列、L形光子晶體介質(zhì)柱陣列、反向L形光子晶體介質(zhì)柱陣列、第十光子晶體介質(zhì)柱陣列、第^ 光子晶體介質(zhì)柱陣列；太赫茲波功分器本體下部從左到右順次設(shè)有第四光子晶體介質(zhì)柱陣列、第十光子晶體介質(zhì)柱陣列、第四單模波導(dǎo)、第^ 光子晶體介質(zhì)柱陣列、第七光子晶體介質(zhì)柱陣列，太赫茲波功分器本體上部從左到右順次設(shè)有第五光子晶體介質(zhì)柱陣列、L形光子晶體介質(zhì)柱陣列、第三單模波導(dǎo)、反向L形光子晶體介質(zhì)柱陣列、第六光子晶體介質(zhì)柱陣列，L形光子晶體介質(zhì)柱陣列右上端設(shè)有第八光子晶體介質(zhì)柱陣列，反向L形光子晶體介質(zhì)柱陣列左上端設(shè)有第九光子晶體介質(zhì)柱陣列，第三單模波導(dǎo)上端設(shè)有第三光子晶體介質(zhì)柱陣列，第一單模波導(dǎo)左端設(shè)有第一光子晶體介質(zhì)柱陣列，第二單模波導(dǎo)右端設(shè)有第二光子晶體介質(zhì)柱陣列，第四單模波導(dǎo)下端設(shè)有信號(hào)輸入端，第四光子晶體介質(zhì)柱陣列下端設(shè)有第一信號(hào)輸出端，第七光子晶體介質(zhì)柱陣列下端設(shè)有第二信號(hào)輸出端，第五光子晶體介質(zhì)柱陣列上端設(shè)有第三信號(hào)輸出端，第六光子晶體介質(zhì)柱陣列上端設(shè)有第四信號(hào)輸出端，第八光子晶體介質(zhì)柱陣列左端設(shè)有第五信號(hào)輸出端，第九光子晶體介質(zhì)柱陣列右端設(shè)有第六信號(hào)輸出端，第三單模波導(dǎo)下端設(shè)有镥鉍石榴石介質(zhì)柱，第一單模波導(dǎo)右端設(shè)有第一光子晶體介質(zhì)柱，第二單模波導(dǎo)左端設(shè)有第二光子晶體介質(zhì)柱，第一單模波導(dǎo)、第二單模波導(dǎo)、第三單模波導(dǎo)和第四單模波導(dǎo)分別由L形光子晶體介質(zhì)柱陣列和第十光子晶體介質(zhì)柱陣列、反向L形光子晶體介質(zhì)柱陣列和第^ 光子晶體介質(zhì)柱陣列、L形光子晶體介質(zhì)柱陣列和反向L形光子晶體介質(zhì)柱陣列、第十光子晶體介質(zhì)柱陣列和第十一光子晶體介質(zhì)柱陣列之間的縫隙構(gòu)成，當(dāng)不對(duì)镥鉍石植石介質(zhì)柱施加外加磁場(chǎng)時(shí)，從信號(hào)輸入端輸入的太赫茲波無法通過镥祕(mì)石植石介質(zhì)柱傳輸?shù)降谌龁文２▽?dǎo)，因此輸入的太赫茲波從功分器的第一信號(hào)輸出端、第二信號(hào)輸出端、第三信號(hào)輸出端、第四信號(hào)輸出端等量輸出，實(shí)現(xiàn)四通道輸出，當(dāng)對(duì)镥鉍石榴石介質(zhì)柱施加外加磁場(chǎng)時(shí)，改變镥鉍石榴石介質(zhì)柱的折射率，使得從信號(hào)輸入端輸入的太赫茲波可以通過镥鉍石榴石介質(zhì)柱傳輸?shù)降谌龁文２▽?dǎo)，從而實(shí)現(xiàn)太赫茲波功分器同時(shí)從六個(gè)輸出端等量輸出，最終實(shí)現(xiàn)輸出性能的可調(diào)功能。
[0006]所述的介質(zhì)柱光子晶體的材料為硅，折射率為3.4，半徑為40~42 μ m。所述的镥鉍石榴石介質(zhì)柱半徑為26~28 μ m，其折射率會(huì)隨外加磁場(chǎng)強(qiáng)度的改變而變化，當(dāng)無外加磁場(chǎng)時(shí)，其折射率為2.2，當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度為19.13T時(shí)，其折射率將提升至3.4。所述的第一光子晶體介質(zhì)柱、第二光子晶體介質(zhì)柱形狀結(jié)構(gòu)相同，半徑均為14~15μηι。所述的第一光子晶體介質(zhì)柱陣列、第二光子晶體介質(zhì)柱陣列、第三光子晶體介質(zhì)柱陣列形狀結(jié)構(gòu)相同，均由十九個(gè)介質(zhì)柱光子晶體及一個(gè)小光子晶體沿χ-ζ平面呈正方周期性分布組成，小光子晶體介質(zhì)柱半徑均14~15 μπι，介質(zhì)柱圓心之間的距離為200~202 μπι。所述的第四光子晶體介質(zhì)柱陣列、第七光子晶體介質(zhì)柱陣列形狀結(jié)構(gòu)相同，均由十個(gè)尺寸相同的光子晶體介質(zhì)柱縱向排列組成，每個(gè)光子晶體介質(zhì)柱的半徑均為18-20 μ m，介質(zhì)柱圓心之間的距離為200-202 μπι。所述的第五光子晶體介質(zhì)柱陣列、第六光子晶體介質(zhì)柱陣列形狀結(jié)構(gòu)相同，均由十三個(gè)尺寸相同的光子晶體介質(zhì)柱縱向排列組成，每個(gè)光子晶體介質(zhì)柱的半徑均為18~20 μπι，介質(zhì)柱圓心之間的距離為200~202 μπι。所述的第八光子晶體介質(zhì)柱陣列、第九光子晶體介質(zhì)柱陣列形狀結(jié)構(gòu)相同，均由八個(gè)尺寸相同的光子晶體介質(zhì)柱橫向排列組成，每個(gè)光子晶體介質(zhì)柱的半徑均為18~20 μπι，介質(zhì)柱圓心之間的距離為200~202 μπι。所述的L形光子晶體介質(zhì)柱陣列、反向L形光子晶體介質(zhì)柱陣列、第十光子晶體介質(zhì)柱陣列和第十一光子晶體介質(zhì)柱陣列均由介質(zhì)柱光子晶體沿X-Z平面呈正方周期性排列組成，介質(zhì)柱圓心之間的距離為200~202 μπι。
[0007]本發(fā)明的可調(diào)多通道太赫茲波功分器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，功分效率高，尺寸小，體積小，便于制作，可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，滿足在太赫茲波成像、醫(yī)學(xué)診斷、太赫茲波通信等領(lǐng)域應(yīng)用的要求。
【附圖說明】
[0008]圖1是可調(diào)多通道太赫茲波功分器的二維結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是可調(diào)多通道太赫茲波功分器在0.599THz時(shí)，未對(duì)镥祕(mì)石植石介質(zhì)柱施加外加磁場(chǎng)時(shí)的功分器穩(wěn)態(tài)電場(chǎng)分布圖；
圖3是可調(diào)多通道太赫茲波功分器在0.599THz時(shí)，對(duì)镥鉍石榴石介質(zhì)柱施加磁場(chǎng)強(qiáng)度為19.13T的外加磁場(chǎng)時(shí)的功分器穩(wěn)態(tài)電場(chǎng)分布圖；
圖4是未對(duì)镥鉍石榴石介質(zhì)柱施加外加磁場(chǎng)時(shí)可調(diào)多通道太赫茲波功分器各個(gè)輸出端輸出功率曲線；
圖5是對(duì)镥鉍石榴石介質(zhì)柱施加外加磁場(chǎng)時(shí)可調(diào)多通道太赫茲波功分器第一信號(hào)輸出端、第二信號(hào)輸出端、第三信號(hào)輸出端、第四信號(hào)輸出端輸出功率曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0009]如圖1所示，一種可調(diào)多通道太赫茲波功分器包括二維周期排列的介質(zhì)柱光子晶體11及位于介質(zhì)柱光子晶體11之間