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(shù)的發(fā)展,人們設(shè)計(jì)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(shí)際應(yīng)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(shè)計(jì)和制作,然而在傳統(tǒng)光纖的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)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(kuò)展了光纖波導(dǎo)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(shè)計(jì)方法。理論上,THz光纖耦合器件可以通過之前報道的PCFs結(jié)構(gòu)實(shí)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(jìn)行必要的尺寸調(diào)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(shè)計(jì)方案。其中一個纖芯是由兩個不同厚度的矩形介質(zhì)帶相交形成,另一個是由相同厚度的介質(zhì)條交疊區(qū)域懸浮而成的圓形實(shí)心纖芯。纖芯之間的距離可以調(diào)整,以此來確保短分束長度和低傳輸損耗,最終實(shí)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(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)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(jié)構(gòu)光纖對模式的束縛作用并不明顯。基于這種結(jié)構(gòu)，國立臺灣大學(xué)的C.H.Lai等人[34]測試了Teflon空心管，丹麥科技大學(xué)的H.L.Bao等人[35]測試了基于反共振反射傳輸機(jī)理的PMMA空心管，研究證明這兩種結(jié)構(gòu)光纖在太赫茲波段范圍內(nèi)傳輸損耗低至0.04dB/cm。之后，科學(xué)家研究出一種新型太赫茲低損耗波導(dǎo)，該波導(dǎo)是基于周期性氣孔結(jié)構(gòu)的空心光子晶體實(shí)現(xiàn)的，J.Y.Lu等人[36]制作出一種具有六角規(guī)則排布結(jié)構(gòu)的空芯光子晶體，采用了空心管堆積方法進(jìn)行制作，其截面結(jié)構(gòu)如圖1.21所示。圖1.21三角晶格結(jié)構(gòu)空芯PCF該空心光子晶體的傳輸機(jī)制是基于反共振傳輸機(jī)制，實(shí)驗(yàn)證明在0.2-0.8THz波段范圍內(nèi)，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(jī)制，研究人員設(shè)計(jì)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(jìn)行了模擬，證實(shí)其傳輸損耗可以低至0.05dB/cm，但缺點(diǎn)是其傳輸帶寬非常窄，為了擴(kuò)展其傳輸帶寬，Y.J.Anthony等人[39]基于蜂窩結(jié)構(gòu)包層對原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，其橫截面結(jié)構(gòu)如圖1.22所示，然而該結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)空芯PCF2.金屬波導(dǎo)迄今為止，金屬波導(dǎo)被證實(shí)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(dǎo)，實(shí)驗(yàn)設(shè)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(dá)到的最小值。為了證明金屬絲的粗細(xì)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(nèi)的不同金屬線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明金屬絲的變化對太赫茲波影響很小，主要是電導(dǎo)率因素所致。因此證實(shí)金屬是一種可以用來進(jìn)行太赫茲波傳輸?shù)牟牧�。圖1.23不銹鋼金屬線的THz傳輸圖2009年，基于太赫茲時域光譜技術(shù)，Rajing等人[41]研究了不同模式下平板光波導(dǎo)的傳輸模式，該研究推動了TE1模式的實(shí)用化，如圖1.24所示，該金屬平面波導(dǎo)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(dǎo)中傳輸，進(jìn)而激發(fā)出兩種不同的傳輸模式TE1和TEM。

【參考文獻(xiàn)】：
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)
[2]基于光子晶體自準(zhǔn)直效應(yīng)的太赫茲偏振分束器設(shè)計(jì)[J]. 汪靜麗,劉洋,陳鶴鳴.  光學(xué)學(xué)報. 2018(04)
[3]基于領(lǐng)結(jié)型多孔光纖的雙芯太赫茲偏振分束器[J]. 汪靜麗,劉洋,鐘凱.  物理學(xué)報. 2017(02)
[4]基于二維光子晶體的多頻段太赫茲波濾波器研究[J]. 莫國強(qiáng),李九生.  光電子·激光. 2016(09)
[5]太赫茲科學(xué)技術(shù)研究的新進(jìn)展[J]. 趙國忠.  國外電子測量技術(shù). 2014(02)
[6]亞波長線柵太赫茲偏振分束器的研究[J]. 張蒙恩,王文濤,劉平安,李向軍,劉建軍,洪治.  激光技術(shù). 2013(03)
[7]太赫茲雙空芯光纖定向耦合器[J]. 姜子偉,白晉軍,侯宇,王湘暉,常勝江.  物理學(xué)報. 2013(02)
[8]太赫茲雙芯光子帶隙光纖定向耦合器[J]. 白晉軍,王昌輝,侯宇,范飛,常勝江.  物理學(xué)報. 2012(10)
[9]二次諧波回旋管產(chǎn)生0.42THz輻射輸出[J]. 傅文杰,鄢揚(yáng),黎曉云,袁學(xué)松,劉盛綱.  科學(xué)通報. 2011(Z2)
[10]多功能磁光子晶體太赫茲可調(diào)偏振控制器件[J]. 范飛,郭展,白晉軍,王湘暉,常勝江.  物理學(xué)報. 2011(08)

博士論文
[1]微結(jié)構(gòu)低損耗太赫茲光纖及光纖傳感技術(shù)研究[D]. 祝遠(yuǎn)鋒.江蘇大學(xué) 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(xué) 2014
[2]新型太赫茲波導(dǎo)研究[D]. 張鑫.北京交通大學(xué) 2009



本文編號：2911748