本发明公开了一种双串接圆环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、基体、第一直波导、第二直波导、第一串接圆环形波导、第二串接圆环形波导、串接菱形波导；第一直波导与第二直波导之间依次设有第一串接圆环形波导、串接菱形波导和第二串接圆环形波导，太赫兹波信号从信号输入端输入，TE波经第一直波导直接从第一信号输出端输出，通过第一串接圆环形波导、串接菱形波导、第二串接圆环形波导之间的耦合作用，TM波经第二直波导从第二信号输出端输出。本发明具有结构简单、占用空间小、易于集成、分束效率高等优点，能很好地满足太赫兹医学成像、太赫兹通信等领域的需求。
1.一种双串接圆环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）、基体（4）、第一直波导（5）、第二直波导（6）、第一串接圆环形波导（7）、第二串接圆环形波导（8）、串接菱形波导（9）；基体（4）上设有第一直波导（5）、第二直波导（6）、第一串接圆环形波导（7）、第二串接圆环形波导（8）、串接菱形波导（9），第一直波导（5）与第二直波导（6）之间依次设有第一串接圆环形波导（7）、串接菱形波导（9）和第二串接圆环形波导（8），第一串接圆环形波导（7）和第二串接圆环形波导（8）均由三个圆环形波导（10）顺次连接而成，串接菱形波导（9）由左半个菱形波导（11）、两个菱形波导（12）、右半个菱形波导（13）顺次连接组成；太赫兹波信号从位于第一直波导（5）的一端的信号输入端（1）输入，TE波经第一直波导（5）的另一端的第一信号输出端（2）输出，通过第一串接圆环形波导（7）、串接菱形波导（9）、第二串接圆环形波导（8）之间的耦合作用，TM波经第二直波导从第二信号输出端（3）输出，达到分束的目的。
2.根据权利要求1所述的一种双串接圆环结构的太赫兹波偏振分束器，其特征
在于所述的基体（4）的材料为二氧化硅，基体（4）的长度为2200μm~2400μm，宽度为1800μm~2000μm，厚度为300μm~400μm；所述的波导的材料为硅，波导厚度均为
3.根据权利要求1所述的一种双串接圆环结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第一直波导（5）和第二直波导（6）的长度分别为2200μm~2400μm，1900μm~2000μm；
第一直波导（5）和第二直波导（6）的宽度均为50μm~80μm。
4.根据权利要求1所述的一种双串接圆环结构的太赫兹波偏振分束器，其特征
在于所述的圆环形波导（10）的宽度为50μm~80μm，圆环形波导（10）的外圆半径为
5.根据权利要求1所述的一种双串接圆环结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的左半个菱形波导（11）的尺寸与菱形波导（12）的右半部分尺寸相同；右半个菱形波导（13）的尺寸与菱形波导（12）的左半部分尺寸相同；所述的菱形波导（12）的长度为
600μm~800μm，宽度为150μm~200μm。
6.根据权利要求1所述的一种双串接圆环结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第一直波导（5）与第一串接圆环形波导（7）之间的间隔距离为10μm~20μm；第二直波导（6）与第二串接圆环形波导（8）之间的间隔距离为10μm~20μm。
7.根据权利要求1所述的一种双串接圆环结构的太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的串接菱形波导（9）和第一串接圆环形波导（7）之间的间隔距离与串接菱形波导（9）和第二串接圆环形波导（8）之间的间隔距离相等，均为5μm~10μm。
双串接圆环结构的太赫兹波偏振分束器
技术领域
[0001] 本发明涉及太赫兹波分束器，尤其涉及一种双串接圆环结构的太赫兹波偏振分束器。
背景技术
[0002] 太赫兹波（THz，1THz=1012Hz）通常是指频率在0.1THz-10THz范围内的电磁波，在电磁波谱上介于远红外光波与微波之间。与其他频段的电磁波相比，太赫兹波有其独特的优势：宇宙背景辐射、许多有机大分子，特别是生物大分子的转动能级以及振动能级位于太赫兹波段。超快太赫兹脉冲因其瞬态性、宽带性、相干性、低能性等优点，在成像、无损探测、安检、物化分析等领域展现了良好的应用前景。因此结构紧凑，稳定性好的高效太赫兹波功能器件将有助于推动太赫兹波技术的应用。
[0003] 当前太赫兹波的功能器件是太赫兹波科学技术应用中的重点和难点，国内外对于太赫兹波的功能器件研究也已逐渐展开。现有的太赫兹波功能器件还很少，通常它们结构复杂、体积较大、价格昂贵，因此小型化、低成本的太赫兹波器件是太赫兹波技术应用的关键。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，但是对太赫兹波偏振分束器的研究少有报道。太赫兹波偏振分束器是一种非常重要的太赫兹波器件，可用于太赫兹波系统，实现对太赫兹波的控制。因此有必要设计一种结构简单、占用空间小、便于集成、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分束效率低、结构复杂、体积大、实际制作过程困难、难以集成的不足，提供一种结构简单、高分束率的双串接圆环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] 双串接圆环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、基体、第一直波导、第二直波导、第一串接圆环形波导、第二串接圆环形波导、串接菱形波导；基体上设有第一直波导、第二直波导、第一串接圆环形波导、第二串接圆环形波导、串接菱形波导，第一直波导与第二直波导之间依次设有第一串接圆环形波导、串接菱形波导和第二串接圆环形波导，第一串接圆环形波导和第二串接圆环形波导均由三个圆环形波导顺次连接而成，串接菱形波导由左半个菱形波导、两个菱形波导、右半个菱形波导顺次连接组成；太赫兹波信号从信号输入端输入，TE波经第一直波导直接从第一信号输出端输出，通过第一串接圆环形波导、串接菱形波导、第二串接圆环形波导之间的耦合作用，TM波经第二直波导从第二信号输出端输出，达到分束的目的。
[0007] 所述的基体的材料为二氧化硅，基体的长度为2200μm~2400μm，宽度为1800μm~2000μm，厚度为300μm~400μm；所述的波导的材料为硅，波导厚度均为20μm~40μm。所述的第一直波导和第二直波导的长度分别为2200μm~2400μm，1900μm~2000μm；第一直波导和第二直波导的宽度均为50μm~80μm。所述的圆环形波导的宽度为50μm~80μm，圆环形波导的外圆半径为300μm~400μm。所述的左半个菱形波导的尺寸与菱形波导的右半部分尺寸相同；右半个菱形波导的尺寸与菱形波导的左半部分尺寸相同；所述的菱形波导的长度为600μm~800μm，宽度为150μm~200μm。所述的第一直波导与第一串接圆环形波导之间的间隔距离为10μm~20μm；第二直波导与第二串接圆环形波导之间的间隔距离为10μm~20μm。所述的串接菱形波导和第一串接圆环形波导之间的间隔距离与串接菱形波导和第二串接圆环形波导之间的间隔距离相等，均为
5μm~10μm。
[0008] 本发明的双串接圆环结构的太赫兹波偏振分束器具有结构简单、占用空间小、易于集成、分束效率高等优点，能很好地满足太赫兹医学成像、太赫兹通信等领域的需求。
附图说明
[0009] 图1是双串接圆环结构的太赫兹波偏振分束器示意图；
[0010] 图2是第一串接圆环形波导组成结构示意图；
[0011] 图3是串接菱形波导组成结构示意图；
[0012] 图4是双串接圆环结构的太赫兹波偏振分束器的第一信号输出端输出的TE、TM波的传输曲线；
[0013] 图5是双串接圆环结构的太赫兹波偏振分束器的第二信号输出端输出的TM、TE波的传输曲线。
具体实施方式
[0014] 如图1~3所示，双串接圆环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、基体4、第一直波导5、第二直波导6、第一串接圆环形波导7、第二串接圆环形波导8、串接菱形波导9；基体4上设有第一直波导5、第二直波导6、第一串接圆环形波导7、第二串接圆环形波导8、串接菱形波导9，第一直波导5与第二直波导6之间依次设有第一串接圆环形波导7、串接菱形波导9和第二串接圆环形波导8，第一串接圆环形波导7和第二串接圆环形波导8均由三个圆环形波导10顺次连接而成，串接菱形波导9由左半个菱形波导11、两个菱形波导12、右半个菱形波导13顺次连接组成；太赫兹波信号从信号输入端1输入，TE波经第一直波导5直接从第一信号输出端2输出，通过第一串接圆环形波导7、串接菱形波导9、第二串接圆环形波导8之间的耦合作用，TM波经第二直波导从第二信号输出端3输出，达到分束的目的。
[0015] 所述的基体4的材料为二氧化硅，基体4的长度为2200μm~2400μm，宽度为1800μm~2000μm，厚度为300μm~400μm；所述的波导的材料为硅，波导厚度均为20μm~40μm。所述的第一直波导5和第二直波导6的长度分别为2200μm~2400μm，
1900μm~2000μm；第一直波导5和第二直波导6的宽度均为50μm~80μm。所述的圆环形波导10的宽度为50μm~80μm，圆环形波导10的外圆半径为300μm~400μm。所述的左半个菱形波导11的尺寸与菱形波导12的右半部分尺寸相同；右半个菱形波导13的尺寸与菱形波导12的左半部分尺寸相同；所述的菱形波导12的长度为600μm~800μm，宽度为150μm~200μm。所述的第一直波导5与第一串接圆环形波导7之间的间隔距离为
10μm~20μm；第二直波导6与第二串接圆环形波导8之间的间隔距离为10μm~20μm。所述的串接菱形波导9和第一串接圆环形波导7之间的间隔距离与串接菱形波导9和第二串接圆环形波导7之间的间隔距离相等，均为5μm~10μm。
[0016] 实施例1
[0017] 双串接圆环结构的太赫兹波偏振分束器：
[0018] 基体的材料为二氧化硅，长度为2200μm，宽度为1800μm，厚度为400μm；波导的材料为硅，折射率为3.42，波导厚度均为40μm。第一直波导和第二直波导的长度分别为2200μm，2000μm；第一直波导和第二直波导的宽度均为80μm。圆环形波导的宽度为80μm，圆环形波导的外圆半径为300μm。左半个菱形波导的尺寸与菱形波导的右半部分尺寸相同；右半个菱形波导的尺寸与菱形波导的左半部分尺寸相同；所述的菱形波导的长度为600μm，宽度为200μm。第一直波导与第一串接圆环形波导之间的间隔距离为10μm；
第二直波导与第二串接圆环形波导之间的间隔距离为10μm。串接菱形波导和第一串接圆环形波导之间的间隔距离与串接菱形波导和第二串接圆环形波导之间的间隔距离相等，均为10μm。双串接圆环结构的太赫兹波偏振分束器第一信号输出端输出的TE、TM波的传输曲线如图4所示，在频率为0.10THz~0.50THz范围内，TE波的最小传输率为0.987，TM波的最大传输率为0.023；双串接圆环结构的太赫兹波偏振分束器第二信号输出端输出的TM、TE波的传输曲线如图5所示，在频率为0.10THz~0.50THz范围内，TE波的最小传输率为
0.985，TM波的最大传输率为0.025。这说明TE波直接从第一信号输出端输出；而通过第一串接圆环形波导、串接菱形波导、第二串接圆环形波导之间的耦合作用，TM波经第二直波导从第二信号输出端输出，达到了分束的目的，而且分束效率高。
