摻雜型塑料光子晶體太赫茲波導(dǎo)的特性研究.pdf

1、近年來(lái)，國(guó)際上掀起了太赫茲研究的熱潮，太赫茲科學(xué)技術(shù)的發(fā)展更為迅速。太赫茲波在電磁波譜上，位于微波與紅外光之間，從而具備一些獨(dú)特的性質(zhì)，在很多方面如物體成像、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療診斷、寬帶移動(dòng)通訊、衛(wèi)星通訊和軍用雷達(dá)等領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用潛力。目前太赫茲波傳輸主要是基于開(kāi)放空間傳輸，對(duì)于太赫茲波的低損耗、低色散的長(zhǎng)距離傳輸，仍是科研人員面臨的一項(xiàng)難題。光子晶體用于波導(dǎo)制作十分有利，許多塑料材料在太赫茲波區(qū)吸收較少，這為研制低損耗、低色散太赫茲波

2、的塑料光子晶體波導(dǎo)提供了可能。
　　 本文設(shè)計(jì)了一種新型的塑料光子晶體太赫茲波導(dǎo)，該波導(dǎo)包層為聚乙烯中含有按三角形格子周期排列的空氣孔，芯層為有機(jī)材料聚四氟乙烯。首先應(yīng)用平面波法(PWM)分析了這種光子晶體太赫茲波導(dǎo)的帶隙結(jié)構(gòu)，研究了空氣填充率變化對(duì)光子帶隙結(jié)構(gòu)的影響。接著應(yīng)用光束傳播法(BPM)研究這種結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)的模式特性并與其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。然后應(yīng)用頻域有限差分法(FDFD)對(duì)不同參數(shù)太赫茲波導(dǎo)的損耗進(jìn)行了仿真計(jì)算。結(jié)果表明

3、，選取合適的參數(shù)結(jié)構(gòu)，損耗最低值可以達(dá)到2dB/km。最后采用時(shí)域有限差分法(FDTD)計(jì)算波導(dǎo)的缺陷態(tài)頻率，然后得到色散特性曲線。結(jié)果表明，較高填充率有利于獲得更好的色散特性，而通過(guò)調(diào)節(jié)孔間距可以調(diào)節(jié)波導(dǎo)色散零色散點(diǎn)，波導(dǎo)色散斜率和波導(dǎo)色散的值。研究結(jié)果表明，本文提出的摻雜型塑料光子晶體太赫茲波導(dǎo)是一種適合太赫茲波傳輸?shù)墓庾訋缎?yīng)型波導(dǎo)，在太赫茲波段具有良好的傳輸特性，而且相對(duì)于普通光子晶體光纖，塑料光子晶體太赫茲波導(dǎo)在成本，制作工