非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器的製造方法
2023-10-08 12:19:19
非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器。它包括第一信號輸入端、第二信號輸入端、第三信號輸入端、第四信號輸入端、第一信號輸出端、第二信號輸出端、第三信號輸出端、第四信號輸出端、鏤空平板；四個不同波長的太赫茲波分別從第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端輸入，分別從第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、第四輸出端輸出。本發明具有結構緊湊，尺寸小，合路分路效率高，設計原理簡單等優點。
【專利說明】非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器
【技術領域】
[0001]本發明涉及太赫茲波復用器，尤其涉及一種非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器。
【背景技術】
[0002]太赫茲技術是二十世紀80年代末發展起來的一種新技術。太赫茲波獨特的頻率範圍(位於微波頻段和光頻段之間)覆蓋了多數大分子物質的分子振動和轉動光譜，因此多數大分子物質在太赫茲頻段無論其吸收譜、反射譜還是發射譜都具有明顯的指紋譜特性，這一點是微波所不具備的。太赫茲脈衝光源與傳統光源相比具有很多獨特的性質，如:瞬態性、寬帶性、相干性、低能性等，這些特點決定了太赫茲技術在很多基礎研宄領域、工業應用領域、醫學領域、通信領域以及生物領域中有相當重要的應用前景。因此太赫茲技術以及太赫茲器件的研宄逐漸成為世界範圍內廣泛研宄的熱點。
[0003]太赫茲系統主要由輻射源、探測器件和各種功能器件組成。復用器是一種將不同波長的輸入太赫茲波耦合至同一通道中傳播，並將不同波長的太赫茲波經不同通道分離輸出的器件，在實際應用中，太赫茲波復用器是太赫茲通信系統中必不可少的器件之一，因此有必要設計一種結構簡單緊湊，尺寸小，設計原理簡單且性能優良的太赫茲波復用器來滿足未來太赫茲波通信技術應用的需要。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器。
[0005]非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器包括第一信號輸入端、第二信號輸入端、第三信號輸入端、第四信號輸入端、第一信號輸出端、第二信號輸出端)、第三信號輸出端)、第四信號輸出端、鏤空平板，鏤空平板上設有二維周期排列的空氣孔，鏤空平板上側從左到右順次設有第一輸出波導、第二輸入波導、第二輸出波導、第三輸出波導，鏤空平板下側從左到右順次設有第一輸入波導、第二輸入波導、第三輸入波導、第四輸入波導，鏤空平板中部，第三輸入波導與第二輸出波導之間設有第一中間波導，第一濾波區及第二濾波區分別位於第二輸入波導中的下側和上側，第三濾波區位於第二輸出波導上側，第一耦合區於第一輸入波導和第二輸入波導之間，第二耦合區位於第一中間波導和第三輸入波導之間，第三耦合區位於第一中間波導和第四輸入波導之間，第四耦合區位於第一中間波導和第二輸出波導之間，第五耦合區位於第一輸出波導和第二輸入波導之間，第六耦合區位於第一中間波導和第三輸出波導之間，第一輸入波導下端設有第一信號輸入端，第二輸入波導下端設有第二信號輸入端，第三輸入波導下端設有第三信號輸入端，第四輸入波導下端設有第四信號輸入端，第一輸出波導上端設有第一信號輸出端，第二輸入波導上端設有第二信號輸出端，第二輸出波導上端設有第三信號輸出端，第三輸出波導上端設有第四信號輸出端；四個不同波長的太赫茲波分別從第一信號輸入端、第二信號輸入端、第三信號輸入端、第四信號輸入端輸入，根據不同的耦合區及濾波區對不同的輸入波長的太赫茲波的選擇特性，形成不同的模場分布，將四個不同波長的太赫茲波分別從第一信號輸出端、第二信號輸出端、第三信號輸出端、第四信號輸出端分離輸出。
[0006]所述的二維周期排列的空氣孔是鏤空平板中二維周期性排列的空氣孔陣列，所說的二維周期性是指陣列中任何相鄰的三個孔的中心連線構成等邊三角形的三角晶格。所述的第一輸入波導、第二輸入波導、第三輸入波導、第四輸入波導、第一中間波導、第一輸出波導、第二輸出波導、第三輸出波導是在二維周期排列的空氣孔中去除一排空氣孔所獲得的。所述的第一濾波區、第二濾波區、第三濾波區結構相同，均由一個第二空氣孔、兩個第三空氣孔組成，所述的第二空氣孔半徑為80~85 μπι，第三空氣孔半徑為60~65 μπι。所述的第一耦合區、第五耦合區、第六耦合區結構相同，均由三個空氣孔、四個第四空氣孔組成，所述的空氣孔半徑為100~105μπι，第四空氣孔半徑為170~175μπι。所述的第三耦合區、第四耦合區結構相同，均由一個空氣孔、四個第四空氣孔組成，所述的第二耦合區由兩個空氣孔、四個第四空氣孔組成。所述的鏤空平板材料為高阻矽。所述的第一輸入波導、第三輸入波導、第一中間波導為直形波導，第二輸入波導、第四輸入波導、第一輸出波導、第二輸出波導、第三輸出波導為折形波導。
[0007]本發明具有結構緊湊，尺寸小，合路分路效率高，設計原理簡單等優點。
[0008]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1是非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器的三維結構示意圖；
圖2是非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器的二維結構示意圖；
圖3是非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器的第一信號輸出端輸出信號功率幅度曲線；
圖4是非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器的第二信號輸出端輸出信號功率幅度曲線；
圖5是非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器的第三信號輸出端輸出信號功率幅度曲線；
圖6是非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器的第四信號輸出端輸出信號功率幅度曲線。
【具體實施方式】
[0009]如圖1~2所示，非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器包括第一信號輸入端5、第二信號輸入端6、第三信號輸入端7、第四信號輸入端8、第一信號輸出端9、第二信號輸出端10、第三信號輸出端11、第四信號輸出端12、鏤空平板22，鏤空平板22上設有二維周期排列的空氣孔1，鏤空平板22上側從左到右順次設有第一輸出波導28、第二輸入波導24、第二輸出波導29、第三輸出波導30，鏤空平板22下側從左到右順次設有第一輸入波導23、第二輸入波導24、第三輸入波導25、第四輸入波導26，鏤空平板22中部，第三輸入波導25與第二輸出波導29之間設有第一中間波導27，第一濾波區13及第二濾波區20分別位於第二輸入波導24中的下側和上側，第三濾波區21位於第二輸出波導29上側，第一耦合區14位於第一輸入波導23和第二輸入波導24之間，第二親合區15位於第一中間波導27和第三輸入波導25之間，第三耦合區16位於第一中間波導27和第四輸入波導26之間，第四耦合區17位於第一中間波導27和第二輸出波導29之間，第五耦合區18位於第一輸出波導28和第二輸入波導24之間，第六耦合區19位於第一中間波導27和第三輸出波導30之間，第一輸入波導23下端設有第一信號輸入端5，第二輸入波導24下端設有第二信號輸入端6，第三輸入波導25下端設有第三信號輸入端7，第四輸入波導26下端設有第四信號輸入端8，第一輸出波導28上端設有第一信號輸出端9，第二輸入波導24上端設有第二信號輸出端10，第二輸出波導29上端設有第三信號輸出端11，第三輸出波導30上端設有第四信號輸出端12 ;四個不同波長的太赫茲波分別從第一信號輸入端5、第二信號輸入端6、第三信號輸入端7、第四信號輸入端8輸入，根據不同的耦合區及濾波區對不同的輸入波長的太赫茲波的選擇特性，形成不同的模場分布，將四個不同波長的太赫茲波分別從第一信號輸出端9、第二信號輸出端10、第三信號輸出端11、第四信號輸出端12分離輸出。
[0010]所述的二維周期排列的空氣孔I是鏤空平板22中二維周期性排列的空氣孔陣列，所說的二維周期性是指陣列中任何相鄰的三個孔的中心連線構成等邊三角形的三角晶格。所述的第一輸入波導23、第二輸入波導24、第三輸入波導25、第四輸入波導26、第一中間波導27、第一輸出波導28、第二輸出波導29、第三輸出波導30是在二維周期排列的空氣孔I中去除一排空氣孔所獲得的。所述的第一濾波區13、第二濾波區20、第三濾波區21結構相同，均由一個第二空氣孔2、兩個第三空氣孔3組成，所述的第二空氣孔2半徑為80~85 μ m，第三空氣孔3半徑為60~65μπι。所述的第一耦合區14、第五耦合區18、第六耦合區19結構相同，均由三個空氣孔1、四個第四空氣孔4組成，所述的空氣孔I半徑為100~105 μ m，第四空氣孔4半徑為170~175μπι。所述的第三耦合區16、第四耦合區17結構相同，均由一個空氣孔1、四個第四空氣孔4組成，所述的第二耦合區15由兩個空氣孔1、四個第四空氣孔4組成。所述的鏤空平板22材料為高阻矽。所述的第一輸入波導23、第三輸入波導25、第一中間波導27為直形波導，第二輸入波導24、第四輸入波導26、第一輸出波導28、第二輸出波導29、第三輸出波導30為折形波導。
[0011]實施例1
非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器的二維周期排列的空氣孔I是鏤空平板22中二維周期性排列的空氣孔陣列，所說的二維周期性是指陣列中任何相鄰的三個孔的中心連線構成等邊三角形的三角晶格。所述的第一輸入波導23、第二輸入波導24、第三輸入波導25、第四輸入波導26、第一中間波導27、第一輸出波導28、第二輸出波導29、第三輸出波導30是在二維周期排列的空氣孔I中去除一排空氣孔所獲得的。所述的第一濾波區13、第二濾波區20、第三濾波區21結構相同，均由一個第二空氣孔2、兩個第三空氣孔3組成，所述的第二空氣孔2半徑為80 μ m，第三空氣孔3半徑為60 μ m。所述的第一耦合區14、第五耦合區18、第六耦合區19結構相同，均由三個空氣孔1、四個第四空氣孔4組成，所述的空氣孔I半徑為100 μm，第四空氣孔4半徑為170 μπι。所述的第三耦合區16、第四耦合區17結構相同，均由一個空氣孔1、四個第四空氣孔4組成，所述的第二耦合區15由兩個空氣孔1、四個第四空氣孔4組成。所述的鏤空平板22材料為高阻矽。非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器的第一信號輸出端、第二信號輸出端、第三信號輸出端、第四信號輸出端的輸出功率曲線如圖3、圖4、圖5、圖6所示，由圖可知，當第一信號輸入端輸入太赫茲波頻率為1.25ΤΗζ時，該頻率太赫茲波從第一信號輸出端輸出，輸出功率達到0.98，當第二信號輸入端輸入太赫茲波頻率為1.55ΤΗζ時，該頻率太赫茲波從第二信號輸出端輸出，輸出功率達到0.97，當第三信號輸入端輸入太赫茲波頻率為1.85ΤΗζ時，該頻率太赫茲波從第三信號輸出端輸出，輸出功率達到0.98，當第四信號輸入端輸入太赫茲波頻率為
2.05 THz時，該頻率太赫茲波從第四信號輸出端輸出，輸出功率達到0.97，實現了良好的復用效果。
【權利要求】
1.一種非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器，其特徵在於包括第一信號輸入端(5)、第二信號輸入端(6)、第三信號輸入端(7)、第四信號輸入端(8)、第一信號輸出端(9)、第二信號輸出端(10)、第三信號輸出端(11)、第四信號輸出端(12)、鏤空平板(22)，鏤空平板(22)上設有二維周期排列的空氣孔(I)鏤空平板(22)上側從左到右順次設有第一輸出波導(28)、第二輸入波導(24)、第二輸出波導(29)、第三輸出波導(30)，鏤空平板(22)下側從左到右順次設有第一輸入波導(23)、第二輸入波導(24)、第三輸入波導(25)、第四輸入波導(26)，鏤空平板(22)中部，第三輸入波導(25)與第二輸出波導(29)之間設有第一中間波導(27)，第一濾波區(13)及第二濾波區(20)分別位於第二輸入波導(24)中的下側和上側，第三濾波區(21)位於第二輸出波導(29)上側，第一耦合區(14)位於第一輸入波導(23)和第二輸入波導(24)之間，第二耦合區(15)位於第一中間波導(27)和第三輸入波導(25)之間，第三耦合區(16)位於第一中間波導(27)和第四輸入波導(26)之間，第四耦合區(17)位於第一中間波導(27)和第二輸出波導(29)之間，第五耦合區(18)位於第一輸出波導(28)和第二輸入波導(24)之間，第六耦合區(19)位於第一中間波導(27)和第三輸出波導(30)之間，第一輸入波導(23)下端設有第一信號輸入端(5)，第二輸入波導(24)下端設有第二信號輸入端(6)，第三輸入波導(25)下端設有第三信號輸入端(7)，第四輸入波導(26)下端設有第四信號輸入端(8)，第一輸出波導(28)上端設有第一信號輸出端(9)，第二輸入波導(24)上端設有第二信號輸出端(10)，第二輸出波導(29)上端設有第三信號輸出端(11)，第三輸出波導(30)上端設有第四信號輸出端(12);四個不同波長的太赫茲波分別從第一信號輸入端(5)、第二信號輸入端(6)、第三信號輸入端(7)、第四信號輸入端(8)輸入，根據不同的耦合區及濾波區對不同的輸入波長的太赫茲波的選擇特性，形成不同的模場分布，將四個不同波長的太赫茲波分別從第一信號輸出端(9 )、第二信號輸出端(10 )、第三信號輸出端(11)、第四信號輸出端(12)分離輸出。
2.根據權利要求1所述的一種非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器，其特徵在於所述的二維周期排列的空氣孔(I)是鏤空平板(22)中二維周期性排列的空氣孔陣列，所述的二維周期性是指陣列中任何相鄰的三個孔的中心連線構成等邊三角形的三角晶格。
3.根據權利要求1所述的一種非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器，其特徵在於所述的第一輸入波導(23)、第二輸入波導(24)、第三輸入波導(25)、第四輸入波導(26)、第一中間波導(27)、第一輸出波導(28)、第二輸出波導(29)、第三輸出波導(30)是在二維周期排列的空氣孔(I)中去除一排空氣孔所獲得的。
4.根據權利要求1所述的一種非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器，其特徵在於所述的第一濾波區(13)、第二濾波區(20)、第三濾波區(21)結構相同，均由一個第二空氣孔(2)、兩個第三空氣孔(3)組成，所述的第二空氣孔(2)半徑為80~85μπι，第三空氣孔(3 )半徑為60~65 μ m。
5.根據權利要求1所述的一種非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器，其特徵在於所述的第一耦合區(14)、第五耦合區(18)、第六耦合區(19)結構相同，均由三個空氣孔(I)、四個第四空氣孔(4)組成，所述的空氣孔(I)半徑為100~105μπι，第四空氣孔(4)半徑為 170~175ym。
6.根據權利要求1所述的一種非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器，其特徵在於所述的第三耦合區(16)、第四耦合區(17)結構相同，均由一個空氣孔(1)、四個第四空氣孔(4)組成，所述的第二耦合區(15)由兩個空氣孔(1)、四個第四空氣孔(4)組成。
7.根據權利要求1所述的一種非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器，其特徵在於所述的鏤空平板(22)材料為高阻矽。
8.根據權利要求1所述的一種非對稱孔狀鏤空結構的多入多出太赫茲波復用器，其特徵在於所述的第一輸入波導(23)、第三輸入波導(25)、第一中間波導(27)為直形波導，第二輸入波導(24)、第四輸入波導(26)、第一輸出波導(28)、第二輸出波導(29)、第三輸出波導(30)為折形波導。
【文檔編號】G02B6/293GK104483737SQ201410705533
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月27日 優先權日:2014年11月27日
【發明者】李九生 申請人:中國計量學院