纽扣形太赫兹波偏振转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种纽扣形太赫兹波偏振转换器，它包括信号输入端、信号输出端、纽扣形结构传输层、基体、金属层结构；纽扣形结构传输层与基体相连，纽扣形结构传输层上包括9个纽扣形金属周期单元，纽扣形金属周期单元包括第一四分之一圆形金属结构、第二四分之一圆形金属结构、第三四分之一圆形金属结构、第四四分之一圆形金属结构和一个双开口圆环结构；信号从信号输入端输入，依次经过纽扣形结构传输层、基体、之后经金属层结构输出，当输入信号为TE波时，信号输出端输出TM波，当输入信号为TM波时，信号输出端输出TE波,实现偏振转换功能，纽扣形结构传输层实现对偏振模式的转换。本发明专利技术具有结构简单紧凑，尺寸小，分束率高，便于加工等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太赫兹波偏振转换器，尤其涉及一种纽扣形太赫兹波偏振转换器。
技术介绍
近年来，在电磁波谱上介于发展已相当成熟的毫米波和红外光之间的太赫兹波无疑是一个崭新的研究领域。太赫兹波频率0.1～10THz，波长为30μm～3mm。长期以来，由于缺乏有效的太赫兹波产生和检测方法，与传统的微波技术和光学技术相比较，人们对该波段电磁辐射性质的了解甚少，以至于该波段成为了电磁波谱中的太赫兹空隙。随着太赫兹辐射源和探测技术的突破，太赫兹独特的优越特性被发现并在材料科学、气体探测、生物和医学检测、通信等方面展示出巨大的应用前景。可以说太赫兹技术科学不仅是科学技术发展中的重要基础问题，又是新一代信息产业以及基础科学发展的重大需求。高效的太赫兹辐射源和成熟的检测技术是推动太赫兹技术科学发展和应用的首要条件，但太赫兹技术的广泛应用离不开满足不同应用领域要求的实用化功能器件的支撑。在太赫兹通信、多谱成像、物理、化学等众多应用系统中，对太赫兹波导、开关、偏振转换器、滤波及耦合等功能器件的需求是迫切的。太赫兹波偏振转换器是一类重要的太赫兹波功能器件，近年来太赫兹波偏振转换器已成为国内外研究的热点和难点。然而现有的太赫兹波偏振转换器大都存在着结构复杂、分束率低、成本高等诸多缺点，所以研究结构简单、转换率高、成本低的太赫兹波偏振转换器意义重大。
技术实现思路
本专利技术提供一种纽扣形太赫兹波偏振转换器，技术方案如下：纽扣形太赫兹波偏振转换器包括信号输入端、信号输出端、纽扣形结构传输层、基体、金属层结构；纽扣形结构传输层由呈3×3等间距排列的9个纽扣形金属周期单元组成，纽扣形金属周期单元中心排列有第一四分之一圆形金属结构、第二四分之一圆形金属结构、第三四分之一圆形金属结构和第四四分之一圆形金属结构，外侧环绕一个双开口圆环结构；金属层结构由15个矩形金属自左到右顺次排列组成；信号从信号输入端输入，依次经过纽扣形结构传输层、基体之后，经金属层结构输出，当输入信号为TE波时，信号输出端输出TM波，当输入信号为TM波时，信号输出端输出TE波,实现偏振转换功能。所述的纽扣形结构传输层和金属层结构的厚度均为1μm～2μm。所述的基体的厚度为500μm～520μm，长度为99μm～101μm，宽度为99μm～101μm。所述的金属层结构中矩形金属的长度为99μm～101μm，宽度为0.9μm～1.1μm，相邻矩形金属之间的间距为6μm～7μm。所述的每个相邻的纽扣形金属周期单元的间距为10μm～12μm。所述的第一四分之一圆形金属结构、第二四分之一圆形金属结构、第三四分之一圆形金属结构、第四四分之一圆形金属结构结构尺寸参数相同，半径均为5μm～6μm。所述的双开口圆环结构外侧圆的半径为9μm～11μm，内侧圆的半径6μm～8μm，其右上和左下开口对应的弧度为15°。所述的基体的材料为高阻硅材料，纽扣形结构传输层和金属层结构的材料均为铜。本专利技术具有结构简单紧凑，尺寸小，转换率高，便于加工等优点。附图说明：图1是纽扣形太赫兹波偏振转换器的结构示意图；图2是纽扣形太赫兹波偏振转换器的纽扣形结构传输层的结构示意图；图3是纽扣形太赫兹波偏振转换器的纽扣形金属周期单元的结构示意图；图4是纽扣形太赫兹波偏振转换器的金属层结构的结构示意图；图5是输入为TE波时，纽扣形太赫兹波偏振转换器的信号输出端的TM、TE波透射率曲线；图6是输入为TM波时，纽扣形太赫兹波偏振转换器的信号输出端的TE、TM波透射率曲线。具体实施方式如图1～3所示，纽扣形太赫兹波偏振转换器包括信号输入端1、信号输出端5、纽扣形结构传输层2、基体3、金属层结构4；纽扣形结构传输层2由呈3×3等间距排列的9个纽扣形金属周期单元6组成，纽扣形金属周期单元6中心排列有第一四分之一圆形金属结构8、第二四分之一圆形金属结构9、第三四分之一圆形金属结构10和第四四分之一圆形金属结构11，外侧环绕一个双开口圆环结构7；金属层结构4由15个矩形金属12自左到右顺次排列组成；信号从信号输入端1输入，依次经过纽扣形结构传输层2、基体3之后，经金属层结构4输出，当输入信号为TE波时，信号输出端5输出TM波，当输入信号为TM波时，信号输出端5输出TE波,实现偏振转换功能。所述的纽扣形结构传输层2和金属层结构4的厚度均为1μm～2μm。所述的基体3的厚度为500μm～520μm，长度为99μm～101μm，宽度为99μm～101μm。所述的金属层结构4中矩形金属12的长度为99μm～101μm，宽度为0.9μm～1.1μm，相邻矩形金属12之间的间距为6μm～7μm。所述的每个相邻的纽扣形金属周期单元6的间距为10μm～12μm。所述的第一四分之一圆形金属结构8、第二四分之一圆形金属结构9、第三四分之一圆形金属结构10、第四四分之一圆形金属结构11结构尺寸参数相同，半径均为5μm～6μm。所述的双开口圆环结构7外侧圆的半径为9μm～11μm，内侧圆的半径6μm～8μm，其右上和左下开口对应的弧度为15°。所述的基体3的材料为高阻硅材料，纽扣形结构传输层2和金属层结构4的材料均为铜。实施例1纽扣形结构传输层和金属层结构的厚度均为1μm。基体的厚度为510μm，长度为100μm，宽度为100μm。金属层结构中矩形金属的长度为100μm，宽度为1μm，相邻矩形金属之间的间距为6μm。每个相邻的纽扣形金属周期单元的间距为11μm。第一四分之一圆形金属结构、第二四分之一圆形金属结构、第三四分之一圆形金属结构、第四四分之一圆形金属结构结构尺寸参数相同，半径均为5.5μm。双开口圆环结构外侧圆的半径为10μm，内侧圆的半径7μm，其右上和左下开口对应的弧度为15°。基体的材料为高阻硅材料，纽扣形结构传输层和金属层结构的材料均为铜。当纽扣形太赫兹波偏振转换器的输入信号为TE波时，信号输出端的TM波、TE波透射率曲线如图4所示，在0.5～1.5THz频段范围内，TM波最大输出功率(插入损耗)为0.08dB，TE波最小输出功率(消光比)为40dB。当纽扣形太赫兹波偏振转换器的输入信号为TM波时，信号输出端的TE波、TM波透射率曲线如图5所示，在0.5～1.5THz频段范围内，TE波最大输出功率(插入损耗)为0.09dB，TM波最小输出功率(消光比)为41dB。偏振转换效率高，性能优良。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纽扣形太赫兹波偏振转换器，其特征在于包括信号输入端(1)、信号输出端(5)、纽扣形结构传输层(2)、基体(3)、金属层结构(4)；纽扣形结构传输层(2)由呈3×3等间距排列的9个纽扣形金属周期单元(6)组成，纽扣形金属周期单元(6)中心排列有第一四分之一圆形金属结构(8)、第二四分之一圆形金属结构(9)、第三四分之一圆形金属结构(10)和第四四分之一圆形金属结构(11)，外侧环绕一个双开口圆环结构(7)；金属层结构(4)由15个矩形金属(12)自左到右顺次排列组成；信号从信号输入端(1)输入，依次经过纽扣形结构传输层(2)、基体(3)之后，经金属层结构(4)输出，当输入信号为TE波时，信号输出端(5)输出TM波，当输入信号为TM波时，信号输出端(5)输出TE波,实现偏振转换功能。

【技术特征摘要】
1.一种纽扣形太赫兹波偏振转换器，其特征在于包括信号输入端(1)、
信号输出端(5)、纽扣形结构传输层(2)、基体(3)、金属层结构(4)；
纽扣形结构传输层(2)由呈3×3等间距排列的9个纽扣形金属周期单元(6)
组成，纽扣形金属周期单元(6)中心排列有第一四分之一圆形金属结构(8)、
第二四分之一圆形金属结构(9)、第三四分之一圆形金属结构(10)和第
四四分之一圆形金属结构(11)，外侧环绕一个双开口圆环结构(7)；金属
层结构(4)由15个矩形金属(12)自左到右顺次排列组成；信号从信号
输入端(1)输入，依次经过纽扣形结构传输层(2)、基体(3)之后，经
金属层结构(4)输出，当输入信号为TE波时，信号输出端(5)输出TM
波，当输入信号为TM波时，信号输出端(5)输出TE波,实现偏振转换功
能。
2.根据权利要求1所述的一种纽扣形太赫兹波偏振转换器，其特征在
于所述的纽扣形结构传输层(2)和金属层结构(4)的厚度均为1μm～2μm。
3.根据权利要求1所述的一种纽扣形太赫兹波偏振转换器，其特征在
于所述的基体(3)的厚度为500μm～520μm，长度为99μm～101μm，宽...

【专利技术属性】
技术研发人员：李九生，孙建忠，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33