本发明专利技术公开了一种太赫兹波分复用器，包括基底层，所述基底层上形成有波分复用器模块，所述波分复用器模块包括由若干个第一金属柱等间隔设置构成的第一输入端口，所述第一输入端口的内侧设置有由若干个第二金属柱等间隔设置构成的第一多模干涉腔，所述第一多模干涉腔的外侧设置有由若干个第三金属柱等间隔设置构成的第一输出端口和由若干个第四金属柱等间隔设置构成的连接部，所述连接部的外侧形成有由若干个第五金属柱等间隔设置构成的第二多模干涉腔，所述第二多模干涉腔的外侧形成有两个并排设置的第二输出端口以及第三输出端口。所述波分复用器能够实现分频效果，进而输出不同频率。输出不同频率。输出不同频率。
【技术实现步骤摘要】
基于自成像效应的人工表面等离激元太赫兹波分复用器
[0001]本专利技术涉及太赫兹表面等离激元领域，尤其涉及一种能够将入射的太赫兹表面波分成三个频率从不同的端口输出的太赫兹波分复用器。
技术介绍
[0002]太赫兹（THz）波位于电磁波谱中的微波和红外波之间，其频率通常被定义为0.1
‑
10 THz，是电子学向光子学的过渡区域。 近年来，由于太赫兹波在电磁波谱中所处的特殊位置，太赫兹波表现出了广泛的应用，包括太赫兹光谱学、安全检测、质量控制、通信、传感、医学成像等。虽然太赫兹系统和器件发展迅速，但传统太赫兹器件尺寸较大，而且存在自由空间光路占空间大，导致太赫兹系统体积庞大。片上集成器件由于其小型化、高性能、响应速度快等一系列优势成为了太赫兹系统的未来发展方向，其中太赫兹表面等离激元就是其中一个很有前途的方法，它可以将在三维空间中传输的太赫兹波限制在二维平面上，并且具有局域场增强等特性，可以实现在亚波长长度上的精细调控。
[0003]表面等离激元（SPP）是一种由集体电子振荡而产生的一种电磁波，可以在金属线或者平的金属表面进行传播，其已经在光学和微波频段得到大量研究和实验验证。表面等离激元具有比空间波更大的波矢量，使得其电场局域在金属表面，从而得到了增强。电场与金属之间的相互作用也使垂直电场从界面到空间呈指数衰减，这使得电场对介电折射率的变化极为敏感。然而，早期的研究人员对太赫兹表面等离激元的研究比较匮乏，因为金属在太赫兹区域的行为接近完美的理想导体，电磁波无法渗透进金属进行传播，这样虽然可以传播很长的距离，但是电场在空气中的穿透深度很大，无法对表面波进行有效操控。另一方面太赫兹近场探测系统也比较缺乏，无法对表面波进行直接探测。 为了解决这个问题，Pendry等人提出了人工表面等离激元的概念，通过在金属表面加工周期性结构，模拟光波段电磁波穿透金属的现象，从而使得太赫兹表面波能够得到操控，而Jeon等人利用太赫兹时域光谱仪观察到了太赫兹表面波的传播，解决了无法探测的问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种能够实现分频效果，进而输出不同频率的太赫兹表面波的太赫兹波分复用器。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种太赫兹波分复用器，其特征在于：包括基底层，所述基底层上形成有波分复用器模块，所述波分复用器模块包括由若干个第一金属柱等间隔设置构成的第一输入端口，所述第一输入端口的内侧设置有由若干个第二金属柱等间隔设置构成的第一多模干涉腔，所述第一多模干涉腔的外侧设置有由若干个第三金属柱等间隔设置构成的第一输出端口和由若干个第四金属柱等间隔设置构成的连接部，所述连接部的整体长度小于所述第一输出端口的长度，所述连接部的外侧形成有由若干个第五金属柱等间隔设置构成的第二多模干涉腔，所述第二多模干涉腔的外侧形成有两个并排设置的第二输出端口以及第三输出端口，所述第二输出端口与所述第三输出
端分别由若干个第六金属柱以及第七金属柱等间隔设置构成；基于周期性金属柱波导结构，利用不同波导中模式数不同，在宽波导中多个模式互相干涉而形成的自成像效应，实现分频效果，再通过串联两个干涉腔，最终实现三信道波分复用器。
[0006]进一步的技术方案在于：所述第一金属柱设置有五个，所述第一金属柱的长度为50 μm，宽为120 μm，高度为70 μm，两个第一金属柱之间的距离为100 μm。
[0007]进一步的技术方案在于：所述第二金属柱设置有33个，所述第二金属柱的长度为50 μm，宽度为540 μm，高度为70 μm，两个第二金属柱之间的距离为100 μm，整个第一多模干涉腔的整体长度为3300 μm。
[0008]进一步的技术方案在于：所述第四金属柱的结构与所述第一金属柱的结构相同，且第四金属柱设置有四个，两个第四金属柱之间的距离为100 μm。
[0009]进一步的技术方案在于：所述第三金属柱结构与所述第一金属柱的结构相同，且所述第三金属柱设置有30个，且两个第三金属柱之间的距离为100 μm。
[0010]进一步的技术方案在于：所述第五金属柱设置有16个，所述第五金属柱的长度为50 μm，宽度为550 μm，高度为70 μm，两个第五金属柱之间的距离为100 μm，整个第二多模干涉腔的整体长度为1600 μm。
[0011]进一步的技术方案在于：所述第二输出端口与所述第三输出端的结构相同，第六金属柱结构以及第七金属柱结构与所述第一金属柱的结构相同，且第六金属柱以及第七金属柱各设置有10个。
[0012]进一步的技术方案在于：所述第一输入端口中输入0.6THz
‑
0.75 THz的宽带太赫兹人工表面等离激元，第一输出端口输出0.61 THz的太赫兹人工表面等离激元，第二输出端口输出0.68 THz的太赫兹人工表面等离激元，第三输出端口输出0.72 THz的太赫兹人工表面等离激元。
[0013]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术基于周期性金属柱波导结构，利用不同波导中模式数不同，在宽波导中多个模式互相干涉而形成的自成像效应，从而实现分频效果，再通过串联两个干涉腔，最终实现三信道波分复用器，在输入宽频带的太赫兹表面波谱时，三个不同频率的太赫兹表面波可以从不同的端口输出。本申请相对带褶皱的金属薄膜波导，其电场偏振不同，可以用太赫兹近场探测系统对其进行表征。
附图说明
[0014]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0015]图1为本专利技术涉及的波导单元结构色散曲线图；图2为本专利技术涉及的多模干涉而形成的自成像效应的模拟效果。
[0016]图3为本专利技术实施例涉及的3通道波分复用器结构示意图，由两个多模干涉腔级联而成。
[0017]图4为本专利技术实施例涉及的端口2、3和4的输出频谱图。
[0018]图5为本专利技术实施例对应结构在频率为0.61 THz的表面波从端口1入射时的结果仿真图。
[0019]图6为本专利技术实施例对应结构在频率为0.68 THz的表面波从端口1入射时的结果仿真图。
[0020]图7为本专利技术实施例对应结构在频率为0.72 THz的表面波从端口1入射时的结果仿真图；其中：1、基底层；2、第一金属柱；3、第二金属柱；4、第三金属柱；5、第四金属柱；6、第五金属柱；7、第六金属柱；8、第七金属柱。
具体实施方式
[0021]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种太赫兹波分复用器，其特征在于：包括基底层（1），所述基底层（1）上形成有波分复用器模块，所述波分复用器模块包括由若干个第一金属柱（2）等间隔设置构成的第一输入端口，所述第一输入端口的内侧设置有由若干个第二金属柱（3）等间隔设置构成的第一多模干涉腔，所述第一多模干涉腔的外侧设置有由若干个第三金属柱（4）等间隔设置构成的第一输出端口和由若干个第四金属柱（5）等间隔设置构成的连接部，所述连接部的整体长度小于所述第一输出端口的长度，所述连接部的外侧形成有由若干个第五金属柱（6）等间隔设置构成的第二多模干涉腔，所述第二多模干涉腔的外侧形成有两个并排设置的第二输出端口以及第三输出端口，所述第二输出端口与所述第三输出端分别由若干个第六金属柱（7）以及第七金属柱（8）等间隔设置构成；基于周期性金属柱波导结构，利用不同波导中模式数不同，在宽波导中多个模式互相干涉而形成的自成像效应，实现分频效果，再通过串联两个干涉腔，最终实现三信道波分复用器。2.如权利要求1所述的太赫兹波分复用器，其特征在于：所述第一金属柱（2）设置有五个，所述第一金属柱（2）的长度为50 μm，宽为120 μm，高度为70 μm，两个第一金属柱（2）之间的距离为100 μm。3.如权利要求1所述的太赫兹波分复用器，其特征在于：所述第二金属柱（3）设置有33个，所述第二金属柱（3）的长度为50 μm，宽度为540 μm，高度为70 μm，两个第二金属柱（3）之间的距离为100 μm，整个第一多模干涉腔的整体长度为3300 μm。4.如权利要求1所述的太赫兹波分复用器，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：栗岩锋，马昕宇，胡明列，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。