電磁頻譜中的太赫茲輻射位于毫米波和紅外線之間,隨著太赫茲技術的發(fā)展,人們設計和研究了許多不同的太赫茲器件,包括太赫茲光纖耦合器、太赫茲偏振分束器、低損耗太赫茲光纖等。偏振分束器是相干光通信系統(tǒng)和光纖傳感器等實際應用中一個必不可少的器件,近紅外波段的偏振分束器通常由傳統(tǒng)光纖設計和制作,然而在傳統(tǒng)光纖的基礎上設計一個器件長度較短的偏振分束器具有很大的挑戰(zhàn)性,之前報道的偏振分束器的長度一般在25-260毫米之間。光子晶體光纖（PCFs）的出現(xiàn)擴展了光纖波導的性能,為制備器件長度更短的偏振分束器提供了一種全新的設計方法。理論上,THz光纖耦合器件可以通過之前報道的PCFs結構實現(xiàn)。換言之,一個工作在近紅外波段的偏振分束器,可以通過基于工作波長比進行必要的尺寸調整來適用于THz波段。本文提出一種相對簡單的基于非對稱懸浮雙芯光纖的太赫茲偏振分束器設計方案。其中一個纖芯是由兩個不同厚度的矩形介質帶相交形成,另一個是由相同厚度的介質條交疊區(qū)域懸浮而成的圓形實心纖芯。纖芯之間的距離可以調整,以此來確保短分束長度和低傳輸損耗,最終實現(xiàn)了長1.27cm的太赫茲偏振分束器,x偏振模和y偏振模的傳輸損耗分別為0... 

【文章來源】：江西師范大學江西省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

太赫茲波段在電磁波譜中的位置示意圖

雜詿?寄５南拗譜饔?不夠明顯，則會產(chǎn)生橫向泄漏現(xiàn)象，空芯結構光纖對模式的束縛作用并不明顯�；谶@種結構，國立臺灣大學的C.H.Lai等人[34]測試了Teflon空心管，丹麥科技大學的H.L.Bao等人[35]測試了基于反共振反射傳輸機理的PMMA空心管，研究證明這兩種結構光纖在太赫茲波段范圍內傳輸損耗低至0.04dB/cm。之后，科學家研究出一種新型太赫茲低損耗波導，該波導是基于周期性氣孔結構的空心光子晶體實現(xiàn)的，J.Y.Lu等人[36]制作出一種具有六角規(guī)則排布結構的空芯光子晶體，采用了空心管堆積方法進行制作，其截面結構如圖1.21所示。圖1.21三角晶格結構空芯PCF該空心光子晶體的傳輸機制是基于反共振傳輸機制，實驗證明在0.2-0.8THz波段范圍內，其材料損耗僅為之前的1/30，并且器件傳輸損耗也低至0.04dB/cm�；赑BG傳輸機制，研究人員設計出具有三角晶格包層的空心PCF，Y.F.Geng[37]和L.Vincetti[38]等人對其傳輸損耗進行了模擬，證實其傳輸損耗可以低至0.05dB/cm，但缺點是其傳輸帶寬非常窄，為了擴展其傳輸帶寬，Y.J.Anthony等人[39]基于蜂窩結構包層對原有結構進行調整，其橫截面結構如圖1.22所示，然而該結構僅僅能將PMMA材料吸收損耗降低至原先的1/20。

6圖1.22蜂窩結構空芯PCF2.金屬波導迄今為止，金屬波導被證實為是對THz波反射最好并且吸收最小的材料。DanielM.Mittleman教授的研究小組[40]成功制作出具有低色散的金屬波導，實驗設置如圖1.23所示，其平均損耗系數(shù)低至0.03cm-1，是目前傳輸損耗能夠達到的最小值。為了證明金屬絲的粗細變化對于太赫茲波的傳輸影響，研究人員使用直徑在0.9-6mm范圍內的不同金屬線進行實驗，結果表明金屬絲的變化對太赫茲波影響很小，主要是電導率因素所致。因此證實金屬是一種可以用來進行太赫茲波傳輸?shù)牟牧稀D1.23不銹鋼金屬線的THz傳輸圖2009年，基于太赫茲時域光譜技術，Rajing等人[41]研究了不同模式下平板光波導的傳輸模式，該研究推動了TE1模式的實用化，如圖1.24所示，該金屬平面波導由兩塊鋁板制成，長度為2.5cm，橫截面厚度為10mm，基于這兩塊高阻硅圓柱透鏡，太赫茲波能夠被耦合到平面波導中傳輸，進而激發(fā)出兩種不同的傳輸模式TE1和TEM。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于二氧化硅薄膜夾層式亞波長金屬光柵的寬波段太赫茲偏振分束器（英文）[J]. 張曄嵐,張昆,孔偉金,李采彧,夏峰,云茂金.  紅外與激光工程. 2019(05)
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[10]多功能磁光子晶體太赫茲可調偏振控制器件[J]. 范飛,郭展,白晉軍,王湘暉,常勝江.  物理學報. 2011(08)

博士論文
[1]微結構低損耗太赫茲光纖及光纖傳感技術研究[D]. 祝遠鋒.江蘇大學 2014

碩士論文
[1]太赫茲功分/合成器研究[D]. 黃昆.電子科技大學 2014
[2]新型太赫茲波導研究[D]. 張鑫.北京交通大學 2009



本文編號：2911748