论文部分内容阅读
太赫兹波(Terahertz,简称THz),是指频率在0.1~10THz范围内的电磁波,在通信、成像和空间探索等方面应用广泛。偏振分束器是光学系统中一种重要器件,可将光信号分离成两个相互正交的偏振光,并沿着不同路径传输,设计性能优良的THz偏振分束器对于THz器件的研究具有重要意义。本文基于双芯光纤和光子晶体设计了两类THz偏振分束器,具体研究如下:(1)基于双芯光纤的THz偏振分束器:设计了两种基于领结型多孔光纤的双芯THz偏振分束器,分别采用填充法和调整结构法实现折射率反转匹配耦合,达到偏振分离的目的。采用有限元法建模仿真,结果表明:两者的频率工作范围均为0.5~2.5THz;在f=0.5THz时,两者分离长度最短,分别为0.437cm和0.428cm,且此时两者的x-和y-偏振模损耗也最低,分别为0.037dB、0.039dB和0.033dB、0.033d B;x-和y-偏振模的消光比最高分别为25.16dB、24.92dB和22.94dB、20.51dB。两者相比,填充法的THz偏振分束器的消光比整体较高;而调整结构法的THz偏振分束器在高频处的分离长度及损耗更具优势,且操作方便,制作简单。(2)基于光子晶体的THz偏振分束器:设计了两种光子晶体THz偏振分束器,分别利用禁带特性和自准直效应与禁带特性结合的方式实现偏振分离。采用平面展开法和时域有限差分法建模仿真,结果表明:前者频率工作范围为2.8125~2.865THz,TE模和TM模的消光比最高可达25.2dB和25.4dB,其透射率均高于95%;后者频率工作范围为2.9~3.01THz,TE模和TM模的消光比最高可达19.9dB和26.24dB,TE模的反射率和TM模的透射率均高于90%。两者相比,基于自准直效应与禁带特性结合所设计的偏振分束器更易于实现(无需引入缺陷),带宽更宽。将两类THz偏振分束器相比较,基于光子晶体的THz偏振分束器的尺寸更小,但运行的带宽远不如基于双芯光纤的THz偏振分束器。