基于布拉格光纤的磁场调制液晶太赫兹开关

《基于布拉格光纤的磁场调制液晶太赫兹开关》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第’)卷第$期#%%2年$月物理学报ZC:*’)，YC*$，[8LED，#%%2!%%%6$#2%U#%%2U’（)%$）U!)$)6%,I3FIV0WPX3IPXYX3I!#%%23D9?*VDB*PCE*"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""基于布拉格光纤的磁场调制液晶太赫兹开关!!）"!）!）!）#）$）!）吴张会朱良栋郭澎王倩高润梅常胜江!）（南开大学现代光学研究所，光电信息技术科学教育部重点实验室，天津$%%%&!）#）（天津市医药科学研究

2、所，天津$%%%#%）$）（桂林工学院数理系，桂林’(!%%(）（#%%)年(月!&日收到；#%%)年&月$日收到修改稿）利用中空布拉格光纤结构，设计了一种新型的磁场调制液晶太赫兹开关*通过在包层中采用周期交错的高密度聚乙烯和向列相液晶+&，并施加外磁场控制液晶的取向来改变液晶的折射率，从而实现开关的功能*该设计使开关宜于与光纤耦合，损耗小且能实现单模传输*采用有限元法模拟了开关的各项参数，数值计算表明，此开关的消光比可达#,-$(./*关键词：太赫兹开关，布拉格光纤，液晶!"##：’#$’0，(#)!，(#&%1或光纤结构上的不同，无法

3、在传输器件上直接实现!-引言相应的功能*理论上虽然可以设计出与光子晶体波导结构相同的光子晶体开关，但目前的工艺无法制太赫兹波（%-!—!%F0G）产生和探测技术的发作很长的光子晶体波导，而且光子晶体本身传输的展，大大促进了太赫兹技术及其应用的发展*在层析损耗也很大，因此基于光子晶体的开关、波导系统不成像技术、医疗诊断、环境监测、宽带移动通讯、雷达可能实现较长距离、低损耗的传输*和天文等领域，太赫兹技术都有着广阔的应用前采用中空布拉格光纤结构可以有效地解决以上［!—(］景*在应用太赫兹技术解决实际问题时，太赫兹问题*低折射率的纤芯被折射率周

4、期性变化的包层［!!］波导、相位控制器以及开关等功能性器件是实现整所围绕的光纤都可以称作布拉格光纤*纤芯不使个系统功能所必不可少的器件，这一领域的研究也用介质的结构称为中空布拉格光纤*与其他传输太［!#］成为目前的研究热点*美国HCBI:87CB实验室关于赫兹波的手段相比，如塑料光子晶体光纤、光子［’—&］［!$］［!(］分岔环形共振腔的研究（BJ:9KL9?ML>BC?8KCLB）、晶体波导、亚波长光纤（B<=;8R>:>?MKDS9=>L）、金［!’］N>O>K>等人利用一维光子晶体对太赫兹波的超快调属线（7>K8:;9L>），中空布

5、拉格光纤的损耗是最小［)］制以及H9等人利用光子晶体设计的太赫兹开的*燕山大学设计的蛛网结构的中空布拉格光纤损［2］@,［!,］关都可以比较有效的控制太赫兹波的传输*然而，耗仅为#-%)T!%./UE7*中空布拉格光纤的光这些功能性器件都有一个共同的缺点：无论是对自场主要分布在纤芯即中间的空气孔中，即使采用吸由空间的太赫兹波，还是对波导或光纤中的太赫兹收系数较大的包层，也不会引起纤芯中模式的损［!&］波实现开关控制都需要将太赫兹波耦合进开关，而耗*可以说，中空布拉格光纤是一种较为理想的耦合的过程，必然会带来较大的损耗，例如将太赫兹太赫兹传

6、输波导器件*本文在中空布拉格光纤的基［!%］波耦合进光子晶体的损耗为!-#—’-)./*避免础上，设计了一种新型的磁场调制液晶太赫兹开关*耦合损耗的根本方法是在用于传输的波导或光纤上由于开关本身采用中空布拉格光纤结构，结构参数直接实现开关功能*然而，文献［’—&］中的PQQ和和原光纤完全相同，用它控制太赫兹波不存在耦合文献［)］中的一维光子晶体由于与用于传输的波导损耗*!国家重点基础研究发展计划（2&$）（批准号：#%%&3/$!%(%$），国家自然科学基金（批准号：,%&&#!%’，!%&%(%($）和天津市自然科学基金重点项目（批准号

7、：%&435143%’’%%）资助的课题*"+6789:：;<.8=>?@!#$ABCD<*EC7<期吴等：基于布拉格光纤的磁场调制液晶太赫兹开关#:

8、用于选择单模传输)外加磁场通过螺线管产生，方向与光纤对称轴平行)在未加磁场时，由于每层高密度聚乙烯的内外表面已经过表面锚泊处理，液晶取向平行于高密度聚乙烯表面，垂直于光纤对称轴，太赫兹波在’(