本發(fā)明涉及分束器，尤其涉及一種四通道太赫茲波功分器。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇以及社會(huì)信息化進(jìn)程不斷加快，各種各樣的新技術(shù)、新思想大量涌現(xiàn)出來(lái)。從云計(jì)算到物聯(lián)網(wǎng)，從激光到太赫茲技術(shù)的出現(xiàn)都提供了很大的機(jī)遇，同時(shí)也存在一定的挑戰(zhàn)。太赫茲波通常是指頻率在0.1～10THz(波長(zhǎng)為0.03～3mm)的電磁波。它的長(zhǎng)波段與毫米波(亞毫米波)相重合，其發(fā)展主要依靠電子學(xué)科學(xué)技術(shù)；而它的短波段與紅外線相重合，其發(fā)展主要依靠光子學(xué)科學(xué)技術(shù)，可見太赫茲波是宏觀電子學(xué)向微觀光子學(xué)過(guò)渡的頻段，在電磁波頻譜中占有很特殊的位置。由于太赫茲所處的特殊電磁波譜的位置，它有很多優(yōu)越的特性，有非常重要的學(xué)術(shù)和應(yīng)用價(jià)值，使得太赫茲受到全世界各國(guó)政府的支持。

太赫茲波功分器是一種重要的太赫茲波功能器件，近年來(lái)太赫茲波功分器已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。然而現(xiàn)有的太赫茲波功分器大都存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功分效率低、成本高等諸多缺點(diǎn)，所以研究結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功分效率高、成本低的太赫茲波功分器意義重大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功分效率高的四通道太赫茲波功分器。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種四通道太赫茲波功分器包括孔狀鏤空平板14、二維周期排列的空氣孔光子晶體13、信號(hào)輸入端1、第一信號(hào)輸出端2、第二信號(hào)輸出端3、第三信號(hào)輸出端4、第四信號(hào)輸出端5、第一多模光子晶體波導(dǎo)6、第二多模光子晶體波導(dǎo)7、第三多模光子晶體波導(dǎo)8、第一單模光子晶體波導(dǎo)9、第二單模光子晶體波導(dǎo)10、第三單模光子晶體波導(dǎo)11、第四單模光子晶體波導(dǎo)12；孔狀鏤空平板14中設(shè)有二維周期排列的空氣孔光子晶體13，二維周期排列的空氣孔光子晶體13之間設(shè)有信號(hào)輸入端1、第一信號(hào)輸出端2、第二信號(hào)輸出端3、第三信號(hào)輸出端4、第四信號(hào)輸出端5，先去除部分五行二維周期排列的空氣孔光子晶體13后，孔狀鏤空平板14上分別形成第一多模光子晶體波導(dǎo)6、第二多模光子晶體波導(dǎo)7、第三多模光子晶體波導(dǎo)8，再去除部分一行或一列二維周期排列的空氣孔光子晶體13后，孔狀鏤空平板14上分別形成第一單模光子晶體波導(dǎo)9、第二單模光子晶體波導(dǎo)10、第三單模光子晶體波導(dǎo)11、第四單模光子晶體波導(dǎo)12，孔狀鏤空平板14上的信號(hào)輸入端1輸入的太赫茲波經(jīng)第一多模光子晶體波導(dǎo)6分為2路，分別經(jīng)過(guò)第一單模光子晶體波導(dǎo)9和第二單模光子晶體波導(dǎo)10、第三單模光子晶體波導(dǎo)11、第四單模光子晶體波導(dǎo)12進(jìn)入第二多模光子晶體波導(dǎo)7、第三多模光子晶體波導(dǎo)8，再經(jīng)第二多模光子晶體波導(dǎo)7、第三多模光子晶體波導(dǎo)8分為4路，由此實(shí)現(xiàn)4個(gè)通道同時(shí)輸出相等功率的太赫茲波。

所述的孔狀鏤空平板的材料為硅，折射率為3.6。所述的二維周期排列的空氣孔光子晶體是沿平面呈正方形周期性分布的空氣孔光子晶體陣列，半徑為144～146μm，空氣孔圓心之間的距離為292～294μm。所述的第一多模光子晶體波導(dǎo)是去除五行二十七列二維周期排列的空氣孔光子晶體后形成的。所述的第二多模光子晶體波導(dǎo)、第三多模光子晶體波導(dǎo)是去除五行十九列二維周期排列的空氣孔光子晶體后形成的。所述的第一單模光子晶體波導(dǎo)、第二單模光子晶體波導(dǎo)、第四單模光子晶體波導(dǎo)是去除部分一行二維周期排列的空氣孔光子晶體后形成的。所述的第三單模光子晶體波導(dǎo)是去除部分一列二維周期排列的空氣孔光子晶體后形成的。

本發(fā)明的四通道太赫茲波功分器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，功分效率高，尺寸小，體積小，便于制作等優(yōu)點(diǎn)，滿足在太赫茲波成像、醫(yī)學(xué)診斷、太赫茲波通信等領(lǐng)域應(yīng)用的要求。

附圖說(shuō)明

圖1是四通道太赫茲波功分器的三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是四通道太赫茲波功分器的二維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是四通道太赫茲波功分器各個(gè)輸出端輸出功率曲線；

圖4是四通道太赫茲波功分器在0.280THz時(shí)穩(wěn)態(tài)電場(chǎng)分布圖。

圖5是四通道太赫茲波功分器在0.280THz時(shí)穩(wěn)態(tài)電場(chǎng)分布圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、2所示，一種四通道太赫茲波功分器包括孔狀鏤空平板14、二維周期排列的空氣孔光子晶體13、信號(hào)輸入端1、第一信號(hào)輸出端2、第二信號(hào)輸出端3、第三信號(hào)輸出端4、第四信號(hào)輸出端5、第一多模光子晶體波導(dǎo)6、第二多模光子晶體波導(dǎo)7、第三多模光子晶體波導(dǎo)8、第一單模光子晶體波導(dǎo)9、第二單模光子晶體波導(dǎo)10、第三單模光子晶體波導(dǎo)11、第四單模光子晶體波導(dǎo)12；孔狀鏤空平板14中設(shè)有二維周期排列的空氣孔光子晶體13，二維周期排列的空氣孔光子晶體13之間設(shè)有信號(hào)輸入端1、第一信號(hào)輸出端2、第二信號(hào)輸出端3、第三信號(hào)輸出端4、第四信號(hào)輸出端5，先去除部分五行二維周期排列的空氣孔光子晶體13后，孔狀鏤空平板14上分別形成第一多模光子晶體波導(dǎo)6、第二多模光子晶體波導(dǎo)7、第三多模光子晶體波導(dǎo)8，再去除部分一行或一列二維周期排列的空氣孔光子晶體13后，孔狀鏤空平板14上分別形成第一單模光子晶體波導(dǎo)9、第二單模光子晶體波導(dǎo)10、第三單模光子晶體波導(dǎo)11、第四單模光子晶體波導(dǎo)12，孔狀鏤空平板14上的信號(hào)輸入端1輸入的太赫茲波經(jīng)第一多模光子晶體波導(dǎo)6分為2路，分別經(jīng)過(guò)第一單模光子晶體波導(dǎo)9和第二單模光子晶體波導(dǎo)10、第三單模光子晶體波導(dǎo)11、第四單模光子晶體波導(dǎo)12進(jìn)入第二多模光子晶體波導(dǎo)7、第三多模光子晶體波導(dǎo)8，再經(jīng)第二多模光子晶體波導(dǎo)7、第三多模光子晶體波導(dǎo)8分為4路，由此實(shí)現(xiàn)4個(gè)通道同時(shí)輸出相等功率的太赫茲波。

所述的孔狀鏤空平板14的材料為硅，折射率為3.6。所述的二維周期排列的空氣孔光子晶體13是沿平面呈正方形周期性分布的空氣孔光子晶體陣列，半徑為144～146μm，空氣孔圓心之間的距離為292～294μm。所述的第一多模光子晶體波導(dǎo)6是去除五行二十七列二維周期排列的空氣孔光子晶體13后形成的。所述的第二多模光子晶體波導(dǎo)7、第三多模光子晶體波導(dǎo)8是去除五行十九列二維周期排列的空氣孔光子晶體13后形成的。所述的第一單模光子晶體波導(dǎo)9、第二單模光子晶體波導(dǎo)10、第四單模光子晶體波導(dǎo)12是去除部分一行二維周期排列的空氣孔光子晶體13后形成的。所述的第三單模光子晶體波導(dǎo)11是去除部分一列二維周期排列的空氣孔光子晶體13后形成的。

實(shí)施例1

孔狀鏤空平板的材料為硅，折射率為3.6。二維周期排列的空氣孔光子晶體是沿平面呈正方形周期性分布的空氣孔光子晶體陣列，半徑為144μm，空氣孔圓心之間的距離為292μm。第一多模光子晶體波導(dǎo)是去除五行二十七列二維周期排列的空氣孔光子晶體后形成的。第二多模光子晶體波導(dǎo)、第三多模光子晶體波導(dǎo)是去除五行十九列二維周期排列的空氣孔光子晶體后形成的。第一單模光子晶體波導(dǎo)是去除一行十一列二維周期排列的空氣孔光子晶體后形成的。第二單模光子晶體波導(dǎo)是去除一行十列二維周期排列的空氣孔光子晶體后形成的。第三單模光子晶體波導(dǎo)是去除五行一列二維周期排列的空氣孔光子晶體后形成的。第四單模光子晶體波導(dǎo)是去除一行兩列二維周期排列的空氣孔光子晶體后形成的。四通道太赫茲波功分器的各個(gè)輸出端輸出功率曲線如圖3所示，頻率為0.280THz時(shí)輸出功率為23.6％，功分器的總功率為94.4％。四通道太赫茲波功分器在0.280THz時(shí)的穩(wěn)態(tài)電場(chǎng)分布圖如圖4、圖5所示。