本发明公开了一种圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器。它包括信号输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、左侧第一孔状区域、左侧第二孔状区域、圆形孔状区域、右侧第一孔状区域、右侧第二孔状区域、单排分束孔状区域、小孔状镂空、第二大孔状镂空、基体；圆形孔状区域由从中心向外分布的同心圆形孔状镂空区域、开口圆环孔状区域、圆弧状孔状区域组成，信号从信号输入端输入，分束波分别从第一信号输出端，第二信号输出端输出。本发明的圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器，具有结构简单，分束率高，尺寸小，体积小，成本低等优点，满足在太赫兹波成像，无损探测、医学分析，太赫兹波无线通信等领域应用的要求。
1.一种圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于包括信号输入端（1）、第一信号输出端（2）、第二信号输出端（3）、左侧第一孔状区域（4）、左侧第二孔状区域（5）、圆形孔状区域（6）、右侧第一孔状区域（7）、右侧第二孔状区域（8）、单排分束孔状区域（9）、小孔状镂空（14）、第二大孔状镂空（15）、基体（16）；基体（16）上设有左侧第一孔状区域（4）、左侧第二孔状区域（5）、圆形孔状区域（6）、右侧第一孔状区域（7）、右侧第二孔状区域（8）、单排分束孔状区域（9），它们均由大孔状镂空（13）排列而成，圆形孔状区域（6）由从中心向外分布的同心圆形孔状镂空区域（10）、开口圆环孔状区域（11）、圆弧状孔状区域组成，圆弧状孔状区域由上下对称的两段圆弧孔阵列（12）组成，开口圆环孔状区域（11）开口上端与单排分束孔状区域（9）连接，单排分束孔状区域（9）位于右侧第一孔状区域（7）和右侧第二孔状区域（8）之间的中间位置，单排分束孔状区域（9）左侧第一个大孔状镂空的左下位置设有小孔状镂空（14），小孔状镂空（14）的左下位置设有第二大孔状镂空（15），第二大孔状镂空（15）位于开口圆环孔状区域（11）开口下端的第一个大孔状镂空和下侧圆弧孔阵列（12）右端内侧的第一个大孔状镂空之间，左侧第一孔状区域（4）、右侧第一孔状区域（7）分别与上侧圆弧孔阵列（12）左右两端相连，左侧第二孔状区域（5）、右侧第二孔状区域（8）分别与下侧圆弧孔阵列（12）左右两端相连；信号输入端（1）位于左侧第一孔状区域（4）和左侧第二孔状区域（5）之间的左端位置，第一信号输出端（2）位于右侧第一孔状区域（7）和单排分束孔状区域（9）之间的右端位置，第二信号输出端（3）位于右侧第二孔状区域（8）和单排分束孔状区域（9）之间的右端位置，信号从信号输入端（1）输入，分束波分别从第一信号输出端（2），第二信号输出端（3）输出。
2.根据权利要求1所述的一种圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的偏振分束器的材料为硅。
3.根据权利要求1所述的一种圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的左侧第一孔状区域（4）、左侧第二孔状区域（5）均由两排大孔状镂空组成，每排大孔状镂空个数为10~11个。
4.根据权利要求1所述的一种圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的右侧第一孔状区域（7）、右侧第二孔状区域（8）均由两排大孔状镂空组成，每排大孔状镂空个数为9~10个。
5.根据权利要求1所述的一种圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的单排分束孔状区域（9）的大孔状镂空个数为13~15个。
6.根据权利要求1所述的一种圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的大孔状镂空（13）和第二大孔状镂空（15）的孔半径均为100μm~120μm，小孔状镂空（14）的孔半径为50μm~60μm。
7.根据权利要求1所述的一种圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的同心圆形孔状镂空区域（10）由5个同心圆大孔状镂空结构组成，相邻同心圆间隔距离相等，为140μm~180μm，从内向外大孔状镂空个数分别为1~3个、8~9个、10~12个、24~26个、36~38个。
8.根据权利要求1所述的一种圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的开口圆环孔状区域（11）的大孔状镂空个数为34~35个，组成的圆环半径为
9.根据权利要求1所述的一种圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的圆弧孔阵列（12）由外层、中层、内层圆弧状大孔状镂空结构组成，外层、中层、内层大孔状镂空的个数分别为32~34个、30~31个、15~16个，外层、中层、内层大孔状镂空结构的间距为140μm~180μm，外层大孔状镂空结构的圆弧半径为2900μm~3100μm。
圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器
技术领域
[0001] 本发明涉及分束器，尤其涉及一种圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器。
背景技术
[0002] 太赫兹波(又称THz波、T射线)通常是指频率在0.1~10THz范围内的电磁辐射， 在电磁波谱上位于微波和红外线之间。THz频段是一个非常有科学价值但尚未被完全认识和利用的最后一个电磁辐射区域。许多年来，由于缺乏切实可行的THz波产生方法和检测手段，人们对THz波段的特性知之甚少，以致于该波段被称为电磁波谱中的“THz空隙”。太赫兹波的频率范围处于电子学与光子学的交叉区域。在长波方向，它与毫米波有重叠；在短波方向，它与红外线有重叠。在频域上，太赫兹处于宏观经典理论向微观量子理论的过渡区。由于其所处的特殊位置，太赫兹波表现出一系列不同于其他电磁辐射的特殊性质：①THz脉冲的典型脉宽在亚皮秒量级，可以方便地对各种材料进行亚皮秒、飞秒时间分辨的瞬态光谱研究；②THz脉冲通常只包含若干个周期的电磁振荡，单个脉冲的频带可以覆盖从GHz至几十THz的范围，便于在大范围里分析物质的光谱性质；③THz波的光子能量较低，不会对生物组织产生导致电离和破坏的有害光，特别适合于对生物组织进行活体检查；
④THz波是具有量子特性的电磁波，具有类似微波的穿透能力， 同时又具有类似光波的方向性。由于太赫兹波具有这些特殊的性质，其重要的理论研究价值和广泛的应用前景已经引起了学术界的普遍关注和极大兴趣，对于该波段的研究已成为21世纪科学研究最前沿的领域之一。
[0003] 太赫兹波在通信方面的应用一直受到各方面的高度重视，但太赫兹波通信系统离不开各种太赫兹波功能器件的性能保障。近年来国内外对于太赫兹波功能器件的研究虽然已经逐渐展开，但是太赫兹波功能器件作为太赫兹波科学技术应用中的重点和难点，需要进行大量的研究工作。太赫兹波偏振分束器是一种非常重要的太赫兹波器件，目前国内外很多科研机构都致力于这方面的研究并取得了一定的进展，但是很少有相关报道。现有的太赫兹波偏振分束器往往结构复杂、体积较大并且难以制作，小型化、易于集成、性能优良的太赫兹波器件是未来太赫兹波技术发展的趋势，因此有必要设计一种结构简单，分束效率高的太赫兹偏振分束器以满足未来太赫兹波技术应用需要。
发明内容
[0004] 本发明的目的是为了克服现有技术偏振分束效率低，结构复杂，实际制作困难，成本高的不足，提供一种圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器。
[0005] 为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
[0006] 圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器包括信号输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、左侧第一孔状区域、左侧第二孔状区域、圆形孔状区域、右侧第一孔状区域、右侧第二孔状区域、单排分束孔状区域、小孔状镂空、第二大孔状镂空、基体；基体上设有左侧第一孔状区域、左侧第二孔状区域、圆形孔状区域、右侧第一孔状区域、右侧第二孔状区域、单排分束孔状区域，它们均由大孔状镂空排列而成，圆形孔状区域由从中心向外分布的同心圆形孔状镂空区域、开口圆环孔状区域、圆弧状孔状区域组成，圆弧状孔状区域由上下对称的两段圆弧孔阵列组成，开口圆环孔状区域开口上端与单排分束孔状区域连接，单排分束孔状区域位于右侧第一孔状区域和右侧第二孔状区域之间的中间位置，单排分束孔状区域左侧第一个大孔状镂空的左下位置设有小孔状镂空，小孔状镂空的左下位置设有第二大孔状镂空，第二大孔状镂空位于开口圆环孔状区域开口下端的第一个大孔状镂空和下侧圆弧孔阵列右端内侧的第一个大孔状镂空之间，左侧第一孔状区域、右侧第一孔状区域分别与上侧圆弧孔阵列左右两端相连，左侧第二孔状区域、右侧第二孔状区域分别与下侧圆弧孔阵列左右两端相连；信号从信号输入端输入，分束波分别从第一信号输出端，第二信号输出端输出。
[0007] 所述的偏振分束器的材料为硅。所述的左侧第一孔状区域、左侧第二孔状区域均由两排大孔状镂空组成，大孔状镂空个数为10~11个。所述的右侧第一孔状区域、右侧第二孔状区域均由两排大孔状镂空组成，大孔状镂空个数为9~10个。所述的单排分束孔状区域的大孔状镂空个数为13~15个。所述的大孔状镂空和第二大孔状镂空的孔半径均为100μm~120μm，小孔状镂空的孔半径为50μm~60μm。所述的同心圆形孔状镂空区域由5个同心圆大孔状镂空结构组成，相邻同心圆间隔距离相等，为140μm~180μm，从内向外大孔状镂空个数分别为1~3个、8~9个、10~12个、24~26个、36~38个。所述的开口圆环孔状区域的大孔状镂空个数为34~35个，组成的圆环半径为1800μm~2000μm。所述的圆弧孔阵列由外层、中层、内层圆弧状大孔状镂空结构组成，外层、中层、内层大孔状镂空的个数分别为
32~34个、30~31个、15~16个，外层、中层、内层大孔状镂空结构的间距为140μm~180μm，外层大孔状镂空结构的圆弧半径为2900μm~3100μm。
[0008] 本发明的圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器，具有结构简单，分束率高，尺寸小，体积小，成本低等优点，满足在太赫兹波成像，无损探测、医学分析，太赫兹波无线通信等领域应用的要求。
[0009] 附图说明：
[0010] 图1是圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器的二维结构示意图；
[0011] 图2是圆形孔状区域的组成结构示意图；
[0012] 图3是太赫兹波偏振分束器第一信号输出端的TE、TM波透射率曲线；
[0013] 图4是太赫兹波偏振分束器第二信号输出端的TM、TE波透射率曲线。
具体实施方式
[0014] 如图1~2所示，圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器包括信号输入端1、第一信号输出端2、第二信号输出端3、左侧第一孔状区域4、左侧第二孔状区域5、圆形孔状区域6、右侧第一孔状区域7、右侧第二孔状区域8、单排分束孔状区域9、小孔状镂空14、第二大孔状镂空15、基体16；基体16上设有左侧第一孔状区域4、左侧第二孔状区域5、圆形孔状区域6、右侧第一孔状区域7、右侧第二孔状区域8、单排分束孔状区域9，它们均由大孔状镂空13排列而成，圆形孔状区域6由从中心向外分布的同心圆形孔状镂空区域10、开口圆环孔状区域11、圆弧状孔状区域组成，圆弧状孔状区域由上下对称的两段圆弧孔阵列12组成，开口圆环孔状区域11开口上端与单排分束孔状区域9连接，单排分束孔状区域9位于右侧第一孔状区域7和右侧第二孔状区域8之间的中间位置，单排分束孔状区域9左侧第一个大孔状镂空的左下位置设有小孔状镂空14，小孔状镂空14的左下位置设有第二大孔状镂空15，第二大孔状镂空15位于开口圆环孔状区域11开口下端的第一个大孔状镂空和下侧圆弧孔阵列12右端内侧的第一个大孔状镂空之间，左侧第一孔状区域4、右侧第一孔状区域7分别与上侧圆弧孔阵列12左右两端相连，左侧第二孔状区域5、右侧第二孔状区域8分别与下侧圆弧孔阵列12左右两端相连；信号从信号输入端1输入，分束波分别从第一信号输出端2，第二信号输出端3输出。
[0015] 所述的偏振分束器的材料为硅。所述的左侧第一孔状区域4、左侧第二孔状区域5均由两排大孔状镂空组成，大孔状镂空个数为10~11个。所述的右侧第一孔状区域7、右侧第二孔状区域8均由两排大孔状镂空组成，大孔状镂空个数为9~10个。所述的单排分束孔状区域9的大孔状镂空个数为13~15个。所述的大孔状镂空13和第二大孔状镂空15的孔半径均为100μm~120μm，小孔状镂空14的孔半径为50μm~60μm。所述的同心圆形孔状镂空区域10由5个同心圆大孔状镂空结构组成，相邻同心圆间隔距离相等，为140μm~180μm，从内向外大孔状镂空个数分别为1~3个、8~9个、10~12个、24~26个、36~38个。所述的开口圆环孔状区域11的大孔状镂空个数为34~35个，组成的圆环半径为1800μm~2000μm。所述的圆弧孔阵列12由外层、中层、内层圆弧状大孔状镂空结构组成，外层、中层、内层大孔状镂空的个数分别为32~34个、30~31个、15~16个，外层、中层、内层大孔状镂空结构的间距为140μm~180μm，外层大孔状镂空结构的圆弧半径为2900μm~3100μm。
[0016] 实施例1
[0017] 选择偏振分束器的材料为硅，折射率为3.42。左侧第一孔状区域、左侧第二孔状区域均由两排大孔状镂空组成，大孔状镂空个数为11个。右侧第一孔状区域、右侧第二孔状区域均由两排大孔状镂空组成，大孔状镂空个数为9个。单排分束孔状区域的大孔状镂空个数为13个。大孔状镂空和第二大孔状镂空的孔半径均为100μm，小孔状镂空的孔半径为50μm。同心圆形孔状镂空区域由5个同心圆大孔状镂空结构组成，相邻同心圆间隔距离相等，为140μm，从内向外大孔状镂空个数分别为1个、8个、12个、24个、36个。开口圆环孔状区域的大孔状镂空个数为35个，组成的圆环半径为1800μm。圆弧孔阵列由外层、中层、内层圆弧状大孔状镂空结构组成，外层、中层、内层大孔状镂空的个数分别为32个、31个、
16个，外层、中层、内层大孔状镂空结构的间距为140μm，外层大孔状镂空结构的圆弧半径为2900μm。圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器的第一信号输出端的TE波、TM波透射率曲线如图3所示，在0.5~1.0THz频段TE波最小透射率为0.98，TM波最大透射率为
0.04。圆形镂空分支结构的太赫兹波偏振分束器的第二信号输出端的TM波、TE波透射率曲线如图4所示，在0.5~1.0THz频段TM波最小透射率为0.99，TE波最大透射率为0.02。
