太赫茲微結構聚合物光纖及光纖器件的研究.pdf

1、太赫茲(THz)輻射在電磁波譜中位于微波與遠紅外輻射之間,太赫茲技術在光譜、成像、空間科學和信息傳輸?shù)阮I域都有重要應用。然而，由于大多數(shù)介質材料在該波段都有很高的吸收損耗，使得研發(fā)低損耗太赫茲波導面臨很大挑戰(zhàn)。此外，太赫茲技術的深入發(fā)展對太赫茲系統(tǒng)提出了小型化和集成化的新要求，這就需要結構更加緊湊的功能器件。微結構聚合物光纖具有結構設計靈活、易于制作的優(yōu)點，且聚合物也是太赫茲波段吸收損耗相對最低的介質材料。針對以上太赫茲技術存在的難題，

2、本文主要研究了實現(xiàn)太赫茲低損耗單模傳輸?shù)目招揪酆衔锕饫w和基于微結構聚合物光纖的太赫茲偏振分離器。主要內容包括以下幾個方面:
　　本文簡單介紹了太赫茲輻射的產生、探測以及太赫茲技術的應用研究領域和太赫茲波導的發(fā)展現(xiàn)狀。接著介紹了太赫茲聚合物光纖和相關功能器件的發(fā)展歷史和研究進展。然后分四部分具體闡述本文的研究工作。
　　首先，本文提出了一種基于雙橢圓芯聚合物光纖的太赫茲偏振分離器。分析了單橢圓芯亞波長聚合物光纖的高雙折射和低損

3、耗單模傳輸特性。再將單芯結構擴展為雙芯結構，根據(jù)耦合模理論用光束傳播法分析了兩正交偏振態(tài)的分離過程，實現(xiàn)了偏報分離的功能。最后，對偏振分離器的分離長度、傳輸損耗、消光比和工作帶寬等性能進行了理論分析和優(yōu)化設計。
　　其次，為了比較全耦合和部分耦合兩種偏振分離機理，本文提出了兩種相似結構的基于雙狹縫纖芯聚合物光纖的太赫茲偏振分離器。在分析單芯狹縫聚合物光纖傳輸特性的基礎上，將單芯結構分別擴展為對稱和不對稱雙芯結構，它們分別基于全耦合

4、和半耦合機理實現(xiàn)偏振分離功能。在相似的結構參數(shù)條件下，對兩種偏振分離器性能進行了分析和比較，發(fā)現(xiàn)它們都有較短的分離長度～1 cm和極低的傳輸損耗＜0.4 dB。然而，不對稱結構的偏振分離器具有更大的帶寬和更好消光比性能。
　　再次，本文提出了具有布拉格結構包層的空芯聚合物光纖。用有限元法分析了光纖的傳輸特性及其與結構參數(shù)的關系，并結合三維打印制作對光纖傳輸損耗進行了優(yōu)化。這種光纖基于反共振反射機理能將大部分導模模場緊密束縛在空芯中