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太赫兹(Terahertz,THz)波是波长位于微波与红外光之间的电磁波。THz通信具有频带宽、天线小、定向性好、安全性高、散射小的巨大优势,并且采用波分复用技术的THz通信系统可以进一步提高通信容量。然而,在THz通信系统及其器件的研究热潮中,THz波分插复用器的相关研究几乎还是空白。因此,对于该器件的研究具有重要的学术价值和实际意义。
光子晶体具有光子禁带和缺陷态,可以制作多种光学器件,这种光子晶体的结构同样也适用于THz波段。本文创新性地将THz技术和光子晶体结合起来,利用光子晶体的特性,根据耦合模理论设计了一种基于二维光子晶体的THz波分插复用器。该光子晶体器件采用点、线缺陷组合的结构,数组不同大小的点缺陷分别放置在线缺陷侧面的相应位置。通过时域有限差法对于器件的插入损耗、信道隔离度、响应时间各项性能指标进行了仿真计算。结果表明,该光子晶体THz波分插复用器体积小巧,结构紧凑,易于集成;对于不同波长的THz波进行解复用和复用时,各信道THz波的下载和上载效率均高于90%,插入损耗低;相邻信道间隔为0.5μm或更大时器件各信道的信道隔离度均高于25dB,不易产生信道间串扰;而且,器件的响应时间仅约为0.2ns,可用于在高速THz波分复用通信系统中实现信号的上/下载,具有一定的实用价值和潜在的应用前景。