一种太赫兹偏振分束器制造技术

本发明专利技术公开一种太赫兹偏振分束器，一种太赫兹偏振分束器，包括三根矩形介质条和介质圆管，其特征在于，第一矩形介质条经介质圆管中心轴线固定于介质圆管内壁，第二矩形介质条、第三矩形介质条分别于第一矩形介质条垂直且固定于介质圆管内壁，第二矩形介质条、第三矩形介质条对称分布在第一矩形介质条两侧；所述第一矩形介质条、第二矩形介质条和第三矩形介质条相交部分为两个纤芯。纤芯大小远小于运转波长，纤芯传导模能量可大部分分布于空气中，降低了材料吸收损耗，另外纤芯传导模被光纤包层有效的限制在纤芯周围，偏振分束器周围环境的变化不影响偏振分束器性能，便于操作。

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹偏振分束器
本专利技术涉及光纤通信领域，尤其涉及太赫兹耦合器件。
技术介绍
太赫兹(Terahertz，THz)通常是指频率在0.1~ 10 ΤΗζ范围内的电磁波，其波段位于电磁波谱中的微波和红外之间。ΤΗζ辐射在很多领域，如通信、传感、成像、光谱学和医学都有应用的潜力。最近太赫兹波耦合器件引起了国内外科学工作者的重视，太赫兹耦合器件设计面临的困难主要有三个方面，第一是使纤芯传导模能量主要分布于空气中，减小材料吸收损耗；第二是缩短耦合器件长度，减小传输损耗；第三是减小外界环境变化对太赫兹波传输的影响。Ming-Yang Chen 等[Ming-Yang Chen, et al., “Designand analysis of a low—loss terahertz directional coupler based on three-corephotonic crystal fibre configuration，，，J.Phys.D: Appl.Phys, 2011, 44:405104]提出了基于实心光子晶体光纤的指向耦合器，这种耦合器件只能用缩短耦合器长度的办法来减小传输损耗，原因是纤芯传导模主要在材料中传输，有较大的吸收损耗。A.Dupuis 等[A.Dupuis, et al., “Fabrication and THz loss measurements of poroussubwavelength fibers using a directional coupler method,，，Opt.Express, 2009,17，8012]提出了基于亚波长光纤的指向I禹合器。Jen-Tang Lu等[Jen-Tang Lu, etal., “Terahertz pipe-waveguide-based directional couplers,，，Opt.Express, 2011,19，26883]提出了基于介质管波导的指向耦合器。这两种耦合器的优点是THz波主要在空气中传输，有效的减小了器件的材料吸收损耗。缺点是这两种耦合器件不易控制，任何外界的接触均易影响THz波在器件中的传输。Shanshan Li等[Shanshan Li, et al.，“Terahertz polarization splitter based on orthogonal microstructure dual-corephotonics crystal fiber,” Apply Optics, 2013, 52, 3305]提出了基于 f禹合原理的双芯THz波分束器，因其纤芯为多孔的，纤芯模能量可有效的分布于空气空中，降低了材料吸收损耗，并且纤芯模传输是基于全内反射原理，纤芯模传输不受外界环境的影响，但此耦合器件结构复杂不易制作。
技术实现思路
针对以上的不足，本专利技术提供一种能实现低损耗、长度较短和免受外部干扰的太赫兹偏振分束器。本专利技术的技术方案是:一种太赫兹偏振分束器，包括三根矩形介质条和介质圆管，其特征在于，第一矩形介质条经介质圆管中心轴线固定于介质圆管内壁，第二矩形介质条、第三矩形介质条分别于第一矩形介质条垂直且固定于介质圆管内壁，第二矩形介质条、第三矩形介质条对称分布在第一矩形介质条两侧；所述第一矩形介质条、第二矩形介质条和第三矩形介质条相交部分为两个纤芯。矩形介质条宽度为d，介质圆管内直径为D，两纤芯间的距离为Di，在X方向，纤芯距离介质圆管内壁的距离为d2。本专利技术的技术效果是:纤芯的宽度为矩形介质条宽度为d，其大小远小于运转波长，纤芯模能量可更多的分布于临近纤芯的空气孔中，有效的降低了材料吸收损耗。X偏振模的模场分布在X方向较宽，而1偏振模的模场分布在X方向较窄，两纤芯的X偏振模的模场有较多的重叠区域，而y偏振模的模场几乎不重叠，适当的调节两纤芯间距和矩形介质条宽度可使X偏振模可在两纤芯间自由的耦合，而1偏振模被有效的限制在输入的纤芯中。光纤长度等于X偏振模的一个稱合长度时，两偏振模被有效的分离，偏振分束器长度仅为X偏振模的一个耦合长度，这种方法有效的缩短偏振分束器长度，减小纤芯模的传输损耗。另外纤芯传导模被光纤包层有效的限制在纤芯周围，偏振分束器周围环境的变化不影响偏振分束器性能，便于操作。矩形介质条宽度d过宽会引起y偏振模在两纤芯间的耦合，从而降低消光比，并且介质条宽度d增加会引起过多的吸收损耗，因此要求矩形介质条宽度d < 50 μ m，另外矩形介质条是X偏振模的耦合通道，其宽度d过窄会增大X偏振模的耦合长度，从而增加偏振分束器传输损耗，同时也会增加制作难度，因此要求d > 10 μ mo随着两纤芯间距01的增加，偏振分束器长度会增加，长的偏振分束器会引起大的传输损耗，这不利于偏振分束器在实际中的应用，因此这里要求两纤芯间距Di ( 1100 μ m0随着Di的降低，两纤芯的y偏振模的模场重叠区域增加，y偏振模产生耦合，消光比降低，因此这里要求900μπι < Dp 矩形介质条宽度d降低，纤芯传导模的有效折射率降低，纤芯传导模模场面积增加，结构对纤芯传导模的限制能力会下降，这里要求，在X方向，纤芯到介质圆管内壁的距离 D2 > (1500*30/d) μ m。【附图说明】图1为本专利技术的偏振分束器结构示意图；图2为图1实施例的X偏振模耦合长度随Di的变化曲线图；图3为图1实施例的X偏振稱超模电场场强分布图；图4为图1实施例的X偏振奇超模电场场强分布图；图5为图1实施例的y偏振稱超模电场场强分布图；图6为图1实施例的X偏振奇超模电场场强分布图；图7为图1实施例的归一化功率在0^900 μ m时随传输距离的变化曲线图；图8为图1实施例的归一化功率在DplOOO μ m时随传输距离的变化曲线图；图9为图1实施例的归一化功率在D^llOO μ m时随传输距离的变化曲线图；图10为图1实施例的X偏振光的消光比随波长的变化曲线图；图11为图1实施例的y偏振光的消光比随波长的变化曲线图；图12为图1实施例的四个超模的吸收损耗随波长的变化曲线图；图13为图1实施例的四个超模的限制损耗随波长的变化曲线图。【具体实施方式】图1给出了本专利技术的THz偏振分束器的横截面示意图，一根矩形介质条I排布于横向，两根矩形介质条I排布于纵向，并通过外侧的介质圆管2组成稳定结构。正交部分形成光纤的双芯，正交部分以外的矩形介质条1、外侧的介质圆管2、第一类空气孔3和第二类空气孔4作为光纤包层，因此整体呈全内反射双芯光纤。双芯呈对称结构，每个纤芯不具有双折射。本专利技术的原理是两纤芯间的介质条宽度为d，d的大小远小于THz运转波长，其两纤芯间的介质条可以作为X偏振模在两纤芯间耦合的通道，X偏振模可在两纤芯间自由的耦合。但是由于两纤芯间的介质条宽度较小，调节两纤芯间距离可使y偏振模被束缚在输入纤芯中。输入光在左纤芯输入，传输X偏振模的一个耦合长度距离后，X偏振模将被耦合到右纤芯，而I偏振模被束缚在左纤芯，实现两偏振模的分尚，偏振分束器长度为X偏振模的一个耦合长度。实施例一: THz偏振分束器结构如图1所示，空气折射率ri&=l.0，光纤的基质材料选为聚四氟乙烯，其折射率n=本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太赫兹偏振分束器，包括三根矩形介质条和介质圆管，其特征在于，第一矩形介质条经介质圆管中心轴线固定于介质圆管内壁，第二矩形介质条、第三矩形介质条分别于第一矩形介质条垂直且固定于介质圆管内壁，第二矩形介质条、第三矩形介质条对称分布在第一矩形介质条两侧；所述第一矩形介质条、第二矩形介质条和第三矩形介质条相交部分为两个纤芯。

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹偏振分束器，包括三根矩形介质条和介质圆管，其特征在于，第一矩形介质条经介质圆管中心轴线固定于介质圆管内壁，第二矩形介质条、第三矩形介质条分别于第一矩形介质条垂直且固定于介质圆管内壁，第二矩形介质条、第三矩形介质条对称分布在第一矩形介质条两侧；所述第一矩形介质条、第二矩形介质条和第三矩形介质条相交部分为两个纤芯。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝远锋，陈明阳，张永康，杨继昌，杨阳，刘玥，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：