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太赫兹低损耗弯曲 波导

阅读：297发布：2020-05-11

专利汇可以提供太赫兹低损耗弯曲波导专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种太赫兹低损耗弯曲波导，其包括外侧波导板和内侧波导板，外侧波导板和内侧波导板均为弯曲的金属板并且弯曲部为圆弧状，外侧波导板和内侧波导板彼此相距地平行布置，在外侧波导板和内侧波导板的彼此相对的表面上分别设有周期性凹槽。太赫兹波以横磁波模式从外侧波导板和内侧波导板的一端输入，进入外侧波导板和内侧波导板之间的间隙后形成表面波在该间隙中传输，进而传送到外侧波导板和内侧波导板的另一端，从而实现了太赫兹波的低损耗弯曲传输。根据本发明的技术方案，不仅太赫兹波弯曲损耗低，而且结构简单、使用方便、成本低廉。，下面是太赫兹低损耗弯曲波导专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种太赫兹低损耗弯曲波导，其特征在于：包括外侧波导板和内侧波导板，所述外侧波导板和所述内侧波导板均为弯曲的金属板并且弯曲部为圆弧状，所述外侧波导板和所述内侧波导板彼此相距地平行布置，在所述外侧波导板和所述内侧波导板的彼此相对的表面上分别设有周期性凹槽；其中：
所述外侧波导板上的凹槽和所述内侧波导板上的凹槽关于所述外侧波导板和所述内侧波导板之间的中心线对称；
其中所述凹槽的宽度为50～500μm，深度为50～500μm，长度为不低于500μm。
2.根据权利要求1所述的太赫兹低损耗弯曲波导，其中所述外侧波导板和所述内侧波导板的金属材质为铝、铜、银、铁、镍中的一种。
3.根据权利要求1所述的太赫兹低损耗弯曲波导，其中所述波导的弯曲角度为直角，弯曲半径大于500μm。
4.根据权利要求1所述的太赫兹低损耗弯曲波导，其中所述外侧波导板和所述内侧波导板形状类似，所述外侧波导板上的凹槽和所述内侧波导板上的凹槽的尺寸和间隔周期均相同。
5.根据权利要求1所述的太赫兹低损耗弯曲波导，其中所述凹槽的宽度为152μm，深度为274μm。
6.根据权利要求1所述的太赫兹低损耗弯曲波导，其中所述凹槽的周期性间隔为
475μm。
7.根据权利要求1所述的太赫兹低损耗弯曲波导，其中所述外侧波导板的弯曲部两个表面的圆弧半径分别为0.8mm和1.2mm，所述内侧波导板的弯曲部两个表面的圆弧半径分别为0.2mm和0.6mm。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的太赫兹低损耗弯曲波导，其中所述外侧波导板与所述内侧波导板之间的间距为0.1～0.5mm，板间及所述凹槽内媒质为空气。

说明书全文

太赫兹低损耗弯曲 波导

技术领域

[0001] 本发明涉及一种太赫兹低损耗弯曲波导。

背景技术

[0002] 太赫兹（THz）波是位于微波和远红外线之间的电磁波。近年来，随着超快激光技术的发展，使得太赫兹脉冲的产生有了稳定、可靠的激发光源，使人们能够研究太赫兹。太赫兹在生物医学、安全监测、无损伤探测、天文学、光谱与成像技术以及信息科学等领域有着广泛的应用。太赫兹波导是太赫兹应用的一种基本的传输器件并且是太赫兹通信系统的关键器件。国际上，Maier等人于2008年研究了太赫兹波在结构化金属表面的传播特性(Nature Photonics,2,175-179,2008)，Nahata等于2011年研究了矩形凹槽阵列上的伪表面等离子波导（Optics Express，19,1072-1080,2011），但是所有这些结构的横向电尺寸较大，导致在弯曲的情况下损耗较大。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服上述现有的波导在弯曲的情况下损耗较大的缺陷。

[0004] 为了实现这一目的，本发明提供了一种太赫兹低损耗弯曲波导，其包括外侧波导板和内侧波导板，外侧波导板和内侧波导板均为弯曲的金属板并且弯曲部为圆弧状，外侧波导板和内侧波导板彼此相距地平行布置，在外侧波导板和内侧波导板的彼此相对的表面上分别设有周期性凹槽。

[0005] 优选地，外侧波导板和内侧波导板的金属材质为铝、铜、银、铁、镍中的一种。

[0006] 根据本发明的一优选实施例中，波导的弯曲角度为直角，弯曲半径大于500μm。

[0007] 根据本发明的一优选实施例中，其中外侧波导板和内侧波导板形状类似，外侧波导板上的凹槽和内侧波导板上的凹槽的尺寸和间隔周期均相同。

[0008] 根据本发明的一优选实施例中，外侧波导板上的凹槽和内侧波导板上的凹槽关于外侧波导板和内侧波导板之间的中心线对称。

[0009] 根据本发明的一优选实施例中，凹槽的宽度为50～500μm，深度为50～500μm，长度为不低于500μm；其中凹槽的宽度优选为152μm，深度优选为274μm。

[0010] 根据本发明的一优选实施例中，凹槽的周期性间隔优选为475μm。

[0011] 根据本发明的一优选实施例中，外侧波导板的弯曲部两个表面的圆弧半径分别为0.8mm和1.2mm，而内侧波导板的弯曲部两个表面的圆弧半径分别为0.2mm和0.6mm。

[0012] 根据本发明的一优选实施例中，外侧波导板与内侧波导板之间的间距为0.1～0.5mm，板间及凹槽内媒质为空气。

[0013] 与现有技术相比，根据本发明的技术方案，不仅降低了太赫兹波弯曲损耗，而且结构简单、使用方便、成本低廉。附图说明

[0014] 图1以立体图示意性示出了根据本发明一优选实施例的太赫兹低损耗弯曲波导的结构；

[0015] 图2以侧视图进一步示意性示出了根据本发明一优选实施例的太赫兹低损耗弯曲波导的结构。

具体实施方式

[0016] 下面结合附图详细描述本发明的太赫兹低损耗弯曲波导。本领域技术人员应当理解，下面描述的实施例仅是对本发明的示例性说明，而非用于对其作出任何限制。

[0017] 如图1所示，在根据本发明的一优选实施例中，太赫兹低损耗弯曲波导包括两个金属板即外侧波导板1和内侧波导板2，这两个金属板均是弯曲的金属板，弯曲部（拐角处）为圆弧状，外侧波导板1和内侧波导板2平行放置并且外侧波导板1和内侧波导板2之间有一定的间隙，在外侧波导板1和内侧波导板2的相对的表面上设有周期性凹槽，也就是在外侧波导板1的内表面上设有周期性凹槽11以及在内侧波导板2的外表面上设有周期性凹槽21。另外，可以理解的是，凹槽的数量可根据实际所需的传输长度来确定，这里的传输长度指的是实际应用中太赫兹信号的传输长度，也就是波导的长度。

[0018] 其中，外侧波导板1和内侧波导板2的形状可相类似，外侧波导板1上的凹槽11和内侧波导板2上的凹槽21的尺寸和间隔周期可均相同。优选地，凹槽11和凹槽21关于外侧波导板1和内侧波导板2之间的中心线呈对称状态分布。

[0019] 太赫兹波以横磁波模式从外侧波导板1和内侧波导板2的一端输入，进入外侧波导板1和内侧波导板2之间的间隙后形成表面波在该间隙中传输，进而传送到外侧波导板1和内侧波导板2的另一端，从而实现太赫兹波的低弯曲损耗传输。

[0020] 需要指出的是，弯曲的金属板（也就是外侧波导板1和内侧波导板2）的弯曲角度可以为任意角度，例如90°。

[0021] 波导的弯曲半径优选大于500μm，这里，波导的弯曲半径指的是外侧波导板1和内侧波导板2之间的中心线在弯曲部分的弯曲半径。

[0022] 这种太赫兹弯曲波导可以低损耗地改变太赫兹波的传输方向。另外，本领域技术人员可以理解的是，可以通过调整凹槽尺寸以及外侧波导板1和内侧波导板2之间的板间距来实现不同波段的太赫兹波的传输。

[0023] 下面，参照图2进一步描述根据本发明一优选实施例的太赫兹低损耗弯曲波导的结构。如图2所示，外侧波导板1和内侧波导板2之间的距离D为200μm，凹槽11、21深度H为274μm,凹槽11、21宽度W为152μm，凹槽11、21出现的周期T为475μm，板长L1为3mm，板长L2为3mm，板厚S为0.4mm，板宽为2mm，圆弧半径R1为0.2mm，圆弧半径R2为0.6mm，圆弧半径R3为0.8mm，圆弧半径R4为1.2mm，该波导的弯曲半径为700μm，凹槽的长度与波导板宽度相同，外侧波导板1和内侧波导板2弯曲角度为90°，板间及凹槽内媒质为空气。

[0024] 接着，一并描述根据本发明一优选实施例的太赫兹低损耗弯曲波导的示例性主要加工步骤（下面的步骤1-2）及损耗测试（下面的步骤3-4）。

[0025] 1）先用机械加工的方法按尺寸加工出一定厚度并且90°弯曲的金属板两块（外侧波导板1和内侧波导板2），然后用机械微加工的方法在金属板的相应表面上加工出凹槽11、21，如图2所示。

[0026] 2）将外侧波导板1和内侧波导板2有凹槽的面相对地平行放置，并进一步使凹槽11、21相对应，同时保证两板相对平行。

[0027] 3）打开时域太赫兹波谱系统(TDS系统)，将上述制成的如图2所示的太赫兹低损耗弯曲波导接入到TDS系统中合适的位置，使太赫兹信号从太赫兹低损耗弯曲波导一端上的狭缝入射。

[0028] 4）采集数据：使用TDS系统的光电导接收器对太赫兹低损耗弯曲波导的输出信号进行采集。

[0029] 测试结果表明该太赫兹低损耗弯曲波导输出信号在0.4THz到0.6THz的信号透射率高于95%，这明显优于现有技术中的弯曲波导的损耗。

[0030] 本发明的太赫兹低损耗弯曲波导结构简单、使用方便、成本低廉。

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