江西理工大学 信息工程学院, 江西 赣州 341000
针对光纤包层管正曲率部分现有研究较少的情况, 提出一种基于包层管正曲率调控的新型太赫兹反谐振光纤。首先, 对比研究了圆形包层管与半圆半椭圆形包层管的太赫兹反谐振光纤的结构, 分析了正曲率对光纤限制损耗的影响及主要机理; 然后, 对太赫兹反谐振光纤的结构进行优化, 即在光纤间隙处采用了2层包层管结构; 最后, 对3种结构的光纤的限制损耗性能进行仿真计算, 并对新型太赫兹反谐振光纤的单模特性进行分析。仿真结果表明: 与其它结构的光纤相比, 新型太赫兹反谐振光纤的限制损耗为10-5 dB/m数量级, 且在2.5~3.1 THz波段保持良好的单模特性。
太赫兹波导 反谐振光纤 正曲率 限制损耗 Terahertz waveguide, anti-resonant fiber, positive
1 太原师范学院物理系,山西 晋中 030619
2 太原师范学院计算与应用物理研究所,山西 晋中 030619
3 太原师范学院计算机科学与技术学院,山西 晋中 030619
研究了一种石墨烯-V型槽混杂等离激元波导,分析了系统几何参数和石墨烯化学势对该混杂结构所支持的基态混杂等离激元模式特性的影响。通过增加凹槽尺寸和减小石墨烯化学势可以有效地压缩混杂模式的有效面积,与无凹槽结构相比,所提结构的有效模场面积降低了2个数量级,虽然其传输距离变短,但是品质因子(FoM)提高了34.5%~88.5%。分析了2个并排放置的石墨烯-V型槽混杂等离激元波导之间的串扰,通过优化几何尺寸和调节石墨烯化学势,两波导之间无串扰的最小距离可以减小到22 μm。本研究将为动态可调的太赫兹亚波长波导的研制和性能优化提供理论参考。
石墨烯 太赫兹波导 混杂等离激元 亚波长束缚 低串扰 光学学报
2023, 43(10): 1013001
1 桂林电子科技大学 无线宽带通信与信号处理广西重点实验室,广西 桂林 541000
2 哈尔滨工程大学 光纤集成光学教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
研究了一种基于多模共振的多通道太赫兹波导滤波器。在太赫兹周期结构波导中引入缺陷,可以在禁带范围内形成通带,从而实现窄带滤波。通过数值模拟对多通道滤波器的特性进行了研究。结果表明,通过改变缺陷长度可以实现通道数可调的多通道滤波功能,通道数可达10~12个,透过率均在98%以上。此外,改变波导结构的周期个数,还可实现对通带带宽的调控,最窄带宽可达0.01 GHz。该波导滤波器性能优良,具有结构紧凑、易于集成、透过率高、通道多、带宽窄等优点,为太赫兹波段功能器件的研制提供重要的技术参考。
太赫兹波导 多通道滤波器 布拉格共振 非布拉格共振 terahertz waveguide multichannel filter Bragg resonance non-Bragg resonance 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(5): 808
1 南开大学 现代光学研究所, 天津 300350
2 天津市交通运输工程质量安全监督总站, 天津 300384
高性能的太赫兹功能器件在太赫兹波的产生、传输及探测上都有着重要意义.报道了一种Kagome型低损耗太赫兹波导及其成像应用.首先根据反谐振波导理论设计了0.1 THz处低损耗的太赫兹波导, 其理论损耗低至0012 cm-1.然后使用3D打印技术制备波导实物, 实验测得其损耗为0.0153 cm-1, 波导末端光束发散角为6±05°.最后基于该波导搭建了可重构太赫兹成像装置, 分别实现了对隐藏刀片、矿石的反射和透射成像, 在地下远距离勘探领域具有潜在的应用前景.
太赫兹波导 太赫兹成像 透射成像 反射成像 terahertz waveguide terahertz imaging transmission imaging reflection imaging
电子科技大学 物理电子学院, 四川 成都 610054
为了降低太赫兹波传输的损耗, 研究了波纹波导中传输太赫兹波时的损耗特性, 得到波纹波导的衰减常数的理论计算公式, 在数值计算基础上设计了220 GHz低损耗波纹波导, 并通过电磁仿真对数值计算结果进行验证, HE11模式实现了仿真与理论结果的相互吻合。
太赫兹波导传输 模式稳定性 过模传输 模式变换 terahertz guided transmission mode stability over-mode transmission mode transformation 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(4): 584
南开大学 现代光学研究所 光信息技术科学教育部重点实验室,天津 300350
高性能的太赫兹器件在控制太赫兹波方面起到重要的作用,因此寻求一种简单有效的太赫兹器件加工方案非常必要。本文以太赫兹波导和太赫兹滤波器为例,分别选用Kagome型光子晶体结构的波导和一维光子晶体结构的滤波器,运用商用的3D打印机加工样品,并采用透射式太赫兹时域光谱系统对样品的参数进行测量。实验结果表明: 加工的波导在02~10 THz范围内传输损耗平均值约为002 cm-1,最小值可达到0002 cm-1,且可运用机械拼接的方式将多个波导进行简单的连接从而获得更长的波导而不引起严重的损耗; 滤波器的透射谱在01~05 THz之间有两个明显高损耗带; 这两组实验结果均与理论预计非常接近。本文运用太赫兹波导和滤波器的实例证实了3D打印技术加工太赫兹器件的可行性,将会成为获取性能可控、价格低廉的太赫兹器件的有效途径。
3D打印 太赫兹波导 太赫兹滤波器 太赫兹光谱 3D printing terahertz waveguide terahertz filter terahertz spectroscopy
电子科技大学 物理电子学院,四川 成都 610054
太赫兹波在基模波导中传输的欧姆损耗很大,因此在传输太赫兹波时经常采用过模传输的方式来降低传输损耗。但采用过模传输,会引起波导中传输模式的变化,因此如何保证传输中的模式稳定是过模传输中的重要问题。本文采用仿真与实验的方法,对220 GHz 圆传输波导中的圆波导半径渐变情况下的模式稳定性进行了研究。结果表明,适当延长渐变波导长度,可以抑制模式耦合,保持单模传输。
太赫兹波导传输 模式稳定性 过模传输 模式变换 terahertz waveguide transmission mode stability over-mode transmission mode change 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(5): 677
浙江工商大学 信息与电子工程学院, 杭州 310018
研究了一种基于聚合物太赫兹光纤的太赫兹光纤布喇格光栅.通过二氧化碳激光器或紫外激光器点对点加工聚合物太赫兹光纤, 实现聚合物太赫兹光纤直径的周期性调制, 从而实现太赫兹光纤布喇格光栅的周期性折射率调制.基于有限元方法和光纤布喇格光栅相关理论, 考虑反射峰波长、反射率、带宽、光纤长度、光纤直径和光纤直径形状变化程度等因素,研究了太赫兹光纤布喇格光栅的特性.理论模拟表明, 反射峰波长和光栅周期存在与传统光学波段光纤布喇格光栅不同的非线性关系.
太赫兹 光纤布喇格光栅 有限元方法 聚合物 太赫兹光纤 太赫兹波导 二氧化碳激光器 Terahertz Fiber Bragg grating Finite element method Polymer THz fiber THz waveguide Carbon dioxide laser
南京邮电大学光电工程学院光通信研究所, 江苏 南京 210003
提出了一种新型光子晶体太赫兹(THz)波导,该波导包层为硅介质中含有按三角形格子周期排列的空气孔,纤芯为有机材料聚乙烯(PE)。应用平面波法(PWM)分析了这种光子晶体太赫兹波导的带隙结构,研究了空气填充率变化对光子带隙(PBG)结构的影响; 然后应用频域有限差分法(FDFD)对不同参数太赫兹波导的损耗进行了计算。结果表明,这是一种适合太赫兹波传输的带隙效应波导,选择较高填充率,较大孔间距,较多周期结构层数可以得到较低的泄漏损耗,选取合适的参数损耗最低值可以达到1.5 dB/km。
光电子学 太赫兹波导 带隙 泄漏损耗 平面波法 频域有限差分法