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[专利] 发明专利 CN201710411362.3
摘要:本发明提供一种THz波导型VO2温控开关,包括具有周期起伏结构的圆柱状中空波导I、由VO2薄膜和基底组成的波导II,且具有周期起伏结构的圆柱状中空波导I、VO2薄膜和基底由外至内依次设置,所述周期起伏结构是方形周期起伏结构。本发明是一种损耗小、结构简单、性能调谐简单、调控范围宽的THz波导型温控开关,利用VO2相变温度前后的绝缘相到金属相的属性转变来实现波导中太赫兹波通过与否的调控,来实现开关功能。
[硕士论文] 张鹭
光学工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:太赫兹波技术作为一门前沿的交叉学科,在安全检查、医学成像、宽带通信等领域中具有十分广阔的应用前景。随着太赫兹波技术的发展,太赫兹波的传输和调控问题已经成为研究的热点,对于易于集成功能型器件的需求也日益增长。本论文基于非布拉格共振原理设计了微米量级的圆柱状周期变截面太赫兹波导,利用其结构特性并结合在太赫兹波段具有特殊性质的材料(例如二氧化钒和液晶等)实现了具有不同功能的太赫兹波导器件。论文的主要内容如下:
  第一章,介绍了太赫兹波技术研究的背景和意义,概括地介绍了不同的功能器件的研究现状,简要地介绍了本论文的主要研究内容。
  第二章,对太赫兹波在圆柱状变截面周期波导中的传播特性进行研究,以横向模式的共振相互作用为基础,从麦克斯韦方程组出发,以数值仿真计算为辅助,对其模式特性和谱带特性进行分析,为后续的太赫兹波导器件的设计提供相应的理论基础。
  第三章,提出了两种波导型太赫兹宽带反射器。一种是在单一结构的变截面周期波导中,通过结构参数的设计使波导禁带范围展宽来实现宽带(240.7GHz)反射;另一种是将不同结构的波导进行复合使布拉格禁带和非布拉格禁带相连通,实现了1THz附近的宽带反射。论文对波导的周期结构参数(即起伏参数、占空比)对反射频宽及反射率的影响进行了详细地讨论,最终通过优化得到了反射率高于99%、反射频宽可达554.5GHz的太赫兹宽带反射器。
  第四章,利用外场调控实现了三种太赫兹波导光开关。第一种是将具有相变特性的二氧化钒(VO2)与周期波导进行复合,利用VO2随温度的相变特性,实现了复合波导的太赫兹光开关功能;第二种是利用液晶磁控非布拉格禁带沿实现的光开关,在空心变截面波导中填充向列型液晶E7,通过外部磁场控制液晶分子排列方向来改变有效折射率,从而改变波导禁带沿的位置,实现了磁控太赫兹波导光开关。第三种是利用非布拉格缺陷模实现的液晶磁控开关,在具有缺陷的变截面波导中填充向列型液晶E7,利用液晶的磁控效应对缺陷模的频率进行调控,从而实现太赫兹窄带波导磁控开关。
  总之,本文利用具有周期结构的变截面圆柱状波导,结合不同的外场可调控材料实现了多种功能型太赫兹波导器件,具有结构简单、尺寸小、易于集成等优点,可以满足太赫兹波通信、成像、量子级联激光器等领域对太赫兹功能器件的需求。
[专利] 发明专利 CN201610356582.6
摘要:本发明涉及一种太赫兹功能器件,特别涉及一种复合波导结构机械式THz光开关。一种复合波导结构机械式THz光开光,包括两种不同的周期结构中空圆柱状金属波导,波导I和波导II,两个波导以套扣的形式连接起来。本发明具有结构简单、易操作、材料低廉的优点;本发明结构为完全的金属结构,可以有效的防止外界的电磁辐射,而且介质损耗很低,无需封装;本发明具有结构尺寸小的优点,可用于太赫兹集成系统当中;本发明具有插入损耗低、响应快、可重复使用和寿命长的优点。
[专利] 发明专利 CN201610356562.9
摘要:本发明属于滤波技术领域,具体是指一种由周期结构引入缺陷,从而在非布拉格禁带中产生两个透射峰的双通道滤波器。一种基于非布拉格共振的双通道滤波器,由两个规格参数相同并具有一定周期结构管壁的管状金属波导,和一个环状金属缺陷组成,环状金属缺陷的位置在两个具有相同结构的管状金属波导中间,通过螺纹相连接。本发明用全新的基于非布拉格共振的原理实现双通道滤波。滤波带宽窄,滤波效果好。新型的高效、低声耗滤波器。通过改变波导结构参数,可有效调控滤波器工作频率。由于其制作工艺简单可广泛应用于声功能器件等方面。
[专利] 发明专利 CN201610357321.6
摘要:本发明提供一种可调谐太赫兹磁控光开关,是一种具有周期起伏结构的圆柱状波导,由内向外共有三层,分别是内层填充向列型液晶E7,中间层为高密度聚乙烯化合物(对填充液晶的波导进行封口),外层为低损耗金属。波导的周期波导壁的起伏高度ε=0.1*r0(r0为周期起伏结构圆柱状波导的平均半径),高密度聚乙烯层和低损耗金属层的厚度均为1μm。本发明是利用磁场对向列型液晶E7的折射率的改变来实现波导发生非布拉格效应频段的调控,从而起到开关的作用。本发明所提供的可调谐太赫兹磁控光开关制备工艺简单、操作方便、性能稳定,而且开关速度快、体积小、易于集成、可调谐范围宽,因此具有较高的科学意义及应用价值。
[专利] 发明专利 CN201610356564.8
摘要:本发明属于波导型太赫兹功能器件技术领域,具体涉及的是一种复合周期波导结构的宽带太赫兹反射器。一种复合周期波导结构的宽带太赫兹反射器,由两个结构参数不同的周期圆柱状中空波导,波导a和波导b连接而成,所述圆柱状中空波导在太赫兹频段具有布拉格和非布拉格禁带,禁带位置交错出现。本发明结构简单、体积小、操作简便且成本低廉;无方向要求,反射器双向可用,且反射频带和反射率没有较大变化;宽反射频带0.76‑1.46THz,最高反射率能达到99.9%;可以通过调节两个周期结构波导的结构参数来控制改变反射频带和反射率;反射器为完全的金属闭合结构,避免了电磁辐射和介质损耗,不需要考虑封装问题。
摘要:本文以周期变截面声波导中的模式共振理论为基础,通过对波导结构参数的设计,实现了三个径向模式间的共振相互作用。我们对周期结构声波导中三个径向模式间的共振问题进行了研究,发现三个径向模式共振波导与传统的两模共振(即Bragg共振和非Bragg共振)波导的谱带特性截然不同:当Bragg或非Bragg共振发生时,两模共振往往能够形成一个完整的禁带;而三模共振波导中高阶模的出现破坏了低阶模的禁带,在共振频率处出现了一个带宽很窄的通带。模式分析结果表明这个通带所包含的径向模式成分单一,几乎全部是一阶模。基于三模共振的周期结构波导,改变了以往波导中低阶模无法调控的窘境,有效地抑制了基模的传输,可以为单模发生器、滤波器等波导器件的研制提供重要方案。
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