本发明专利技术公开了一种基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器，包括：由第一光子晶体和第二光子晶体组成的用于接收太赫兹波入射的光子晶体异质结，分别设置在光子晶体异质结两侧用于引入太赫兹波的入射端口和用于导出太赫兹波的出射端口，其中，第一光子晶体和第二光子晶体分别设有多个小孔和大孔。基于第一光子晶体和第二光子晶体相同的周期、通过控制大孔和小孔的半径比，入射端口和出射端口的大小以及分界面形状来达到透射和隔离的效果，具有高正向透射率和高反向隔离度。本发明专利技术中的基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器，不需要外加低温和磁场等极端条件，在常温常态条件下就可以正常工作。
【技术实现步骤摘要】
一种基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器
本专利技术涉及太赫兹隔离器，具体是涉及一种基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器。
技术介绍
太赫兹是一种新型的、有很多独特优点的辐射源，频率在0.1THz到IOTHz范围，波长大概在0.03到3_范围，介于微波与红外之间。太赫兹技术作为一门前沿的新兴交叉学科，对其他科学如物理、化学、天文学、生物医学、材料科学、环境科学等均有重大的影响，给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇。同时太赫兹系统在半导体材料、高温超导材料的性质研究、断层成像技术、无标记的基因检查、细胞水平的成像、化学和生物的检查，以及宽带通信、微波定向等许多领域中有着广泛的应用。而隔离器则是各种太赫兹应用系统中不可缺少的关键元件，隔离器具有保护发射源、减少频率牵引、去干扰、分离收发、清除不必要的辐射等功能，在电路中的设计功能是实现单向传输。理想的隔离器是对一个方向的太赫兹波功率完全吸收，对相反的太赫兹波功率则无损传输。通常使用的隔离器要求正向传输插入损耗尽可能小，反向衰减尽可能大。目前，对隔离器的设计和材料选取等方面的研究引起人们的广泛关注，但是现阶段大部分的隔离器都只是应用于微波领域。在现有技术中，公开了一种磁表面等离子体波导太赫兹隔离器装置。这种太赫兹隔离器装置由金属壁与半 导体锑化铟柱阵列构成非对称、周期性结构的表面等离子体波导。通过在低温下外加强磁场，锑化铟表现出旋电性质，该结构可产生磁表面等离子体模式，实现对太赫兹波单向隔离传输的功能。但是，上述的磁表面等离子体波导太赫兹隔离器装置采用的技术方案，需要外加低温和强磁场等极端条件。所以，现有技术缺乏一种基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器，无需外加低温和强磁场等极端条件，在常温常态条件下就可以正常工作的。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供了一种基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器，无需外加低温和强磁场等极端条件就能实现在太赫兹波段对特定的频率达到隔离的效果。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器，具有这样的特征:包括:用于接收太赫兹波入射的光子晶体异质结，位于光子晶体异质结一侧的第一端口，以及位于光子晶体异质结另一侧的第二端口，其中，光子晶体异质结包含分别位于光子晶体异质结中两侧的第一光子晶体和第二光子晶体，第一端口靠近第一光子晶体设置，第二端口靠近第二光子晶体设置，第一光子晶体设有多个均匀分布的小孔，第二光子晶体设有多个均匀分布的大孔，第一光子晶体和第二光子晶体之间设有朝向第一光子晶体凸起的分界面，且分界面的两端分别位于第二端口的两侧，第一端口作为引入太赫兹波的入射端口，第二端口作为导出太赫兹波的出射端口，出射端口的宽度大于入射端口的宽度。在本专利技术提供的太赫兹隔离器中，还可以具有这样的特征:其中，大孔半径是小孔半径的2.2倍。在本专利技术提供的太赫兹隔离器中，还可以具有这样的特征:其中，入射端口的长度LI为37.5um至3750um,宽度Wl为15um至1500um，出射端口的长度L2为45um至4500um,宽度W2为75um至7500um，第一光子晶体和第二光子晶体的周期P为7.5um至750um，厚度H为Ium至lOOOOum，小孔的半径Rl为1.25um至125um,大孔的半径R2为2.75um至275um。在本专利技术提供的太赫兹隔离器中，还可以具有这样的特征:其中，入射端口的长度LI等于750um，宽度Wl等于300um，出射端口的长度L2等于900um，宽度W2等于1500um，第一光子晶体和第二光子晶体的周期P等于150um，厚度H等于300um，小孔的半径Rl等于25um,大孔的半径R2等于55um。在本专利技术提供的太赫兹隔离器中，还可以具有这样的特征:其中，分界面为顶角朝向第一光子晶体的V字形分界面。在本专利技术提供的太赫兹隔离器中，还可以具有这样的特征:其中，V字形分界面的顶角角度为90°。在本专利技术提供的太赫兹隔离器中，还可以具有这样的特征:其中，V字形分界面的顶角角度为126.87°。专利技术的作用与效果根据本专利技术所涉及的基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器，包括:由第一光子晶体和第二光子晶体组成的用于接收太赫兹波入射的光子晶体异质结，分别设置在光子晶体异质结两侧用于引入太赫兹波的入射端口和用于导出太赫兹波的出射端口，其中，第一光子晶体和第二光子晶体分别设有多个小孔和大孔。基于第一光子晶体和第二光子晶体相同的周期、通过控制大孔和小孔的半径比，入射端口和出设端口的大小以及分界面形状来达到透射和隔离的效果，因此，具有高正向透射率和高反向隔离度，所以，本专利技术能够提供一种基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器，在常温常态条件下就可以正常工作，不需要外加低温和强磁场等极端条件。【附图说明】图1为本专利技术的实施例中基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器的结构示意图；图2为本专利技术的实施例中基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器的工作原理图；以及图3为本专利技术的实施例中基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器模拟仿真的正向透射图。图中，100.太赫兹隔离器，1.光子晶体异质结，2.小孔，3.大孔，4.第一光子晶体，5.第二光子晶体，6.V字形分界面，7.第一端口，8.第二端口。【具体实施方式】为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例和附图对本专利技术作具体阐述。实施例高阻单晶硅在太赫兹波段是比较适合的绝缘材料，并且具有良好的加工性能，所以一般选择高阻硅通过机械倒模加工、电化学腐蚀法等方法制备此类太赫兹隔离器。机械倒模加工采用类似于早期的光栅加工方式，在防震台上用步进电机机械刻出所需要的光子晶体异质结I。电化学腐蚀法采用类似于集成电路腐蚀加工的方式，先制作腐蚀掩膜版，在铝膜上涂光刻胶，紫外光通过掩膜版照射使得不需要腐蚀的地方的光刻胶凝固，然后清洗掉多余的光刻胶，用氢氟酸通过电化学腐蚀法加工出所需要的光子晶体异质结I。图1为本专利技术的实施例中基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器的结构示意图。如图1所示，本实施例中的基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器，包括:光子晶体异质结1、第一端口 7以及第二端口 8。光子晶体异质结I用于接收太赫兹波入射，第一端口 7位于光子晶体异质结一侧，第二端口 8位于光子晶体异质结相对应的另一侧，光子晶体异质结I包含分别位于光子晶体异质结I中两侧的第一光子晶体4和第二光子晶体5,第一端口 7靠近第一光子晶体4设置，第二端口 8靠近第二光子晶体5设置，第一光子晶体4设有多个均匀分布的小孔2，第二光子晶体5设有多个均匀分布的大孔3，第一光子晶体4和第二光子晶体5之间设有顶角朝向第一光子晶体4且两端分别位于第二端口 8两侧的V字形分界面6，第一端口 7作为引入太赫兹波的入射端口，第二端口 8作为导出太赫兹波的出射端口，出射端口的宽度大于入射端口的宽度。图2为本专利技术的实施例中基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器的工作原理图。如图2所示，当太赫兹波由入射端口正向入射时，其入射光和出射光分别位于法线的两侧，属于正常的折射现象，而当太赫兹波由出射端口反向入射时，出射光线和入射光线位于法线的同一侧，出现了负折射现象。因此，从入射端口入射的太赫兹波将从出射端口出射。而从出射端口反向入射的太本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器，其特征在于，包括：用于接收太赫兹波入射的光子晶体异质结；位于所述光子晶体异质结一侧的第一端口；以及位于所述光子晶体异质结另一侧的第二端口，其中，所述光子晶体异质结包含分别位于所述光子晶体异质结中两侧的第一光子晶体和第二光子晶体，所述第一端口靠近所述第一光子晶体设置，所述第二端口靠近所述第二光子晶体设置，所述第一光子晶体设有多个均匀分布的小孔，所述第二光子晶体设有多个均匀分布的大孔，所述第一光子晶体和所述第二光子晶体之间设有朝向所述第一光子晶体凸起的分界面，且所述分界面的两端分别位于所述第二端口的两侧，所述第一端口作为引入所述太赫兹波的入射端口，所述第二端口作为导出所述太赫兹波的出射端口，所述出射端口的宽度大于所述入射端口的宽度。
【技术特征摘要】
1.一种基于光子晶体异质结的太赫兹隔离器，其特征在于，包括: 用于接收太赫兹波入射的光子晶体异质结； 位于所述光子晶体异质结一侧的第一端口；以及 位于所述光子晶体异质结另一侧的第二端口， 其中，所述光子晶体异质结包含分别位于所述光子晶体异质结中两侧的第一光子晶体和第二光子晶体，所述第一端口靠近所述第一光子晶体设置，所述第二端口靠近所述第二光子晶体设置， 所述第一光子晶体设有多个均匀分布的小孔， 所述第二光子晶体设有多个均匀分布的大孔， 所述第一光子晶体和所述第二光子晶体之间设有朝向所述第一光子晶体凸起的分界面，且所述分界面的两端分别位于所述第二端口的两侧， 所述第一端口作为引入所述太赫兹波的入射端口，所述第二端口作为导出所述太赫兹波的出射端口，所述出射端口的宽度大于所述入射端口的宽度。2.根据权利要求1所述的太赫兹隔离器，其特征在于: 其中，所述大孔半径是所述小孔半径的2.2倍。3.根据权利要求1所述的太赫兹隔离器，其特征在于: 其中，所述入射端口的长度LI为37.5um至3750um，宽度Wl为15um至1...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁明辉，黄鑫，陈长英，阎祖星，殷越，陈麟，朱亦鸣，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：
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