环烯烃聚合物太赫兹光子晶体光纤设计与制造-论文.pdf

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1、第12卷第1期太赫兹科学与电子信息学报Vo1．12，No．12014年2月JournalofTerahertzScienceandElectronicInformationTechnologyFeb．，2014文章编号：2095-4980(2014)01-0028-04环烯烃聚合物太赫兹光子晶体光纤设计与制造1a,1b1a,1b1a2何晓阳，陈琦，张屹遐，孔德鹏(1.中国工程物理研究院a.电子工程研究所；b.太赫兹研究中心，四川绵阳621999；2.中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西西安71011

2、9)摘要：为降低传输损耗，在太赫兹波段采用具有低吸收损耗的环烯烃共聚物作为基质材料，设计了一种太赫兹光子晶体光纤。通过全矢量有限元法模拟仿真，对光子晶体光纤的损耗和频率的关系进行了分析计算。结果表明，这种光纤在太赫兹频段具有良好的传输特性，大大优于传统的金属波导，且该类型光纤还具备良好的弯曲性能，在太赫兹频段具有重要应用价值。关键词：光子晶体；太赫兹；光纤中图分类号：TN818文献标识码：Adoi：10.11805/TKYDA201401.0028Designandfabricationofcycli

3、c-olefincopolymerbasedterahertzphotoniccrystalfiber1a,1b1a,1b1a2HEXiao-yang，CHENQi，ZHANGYi-xia，KONGDe-peng(1a.InstituteofElectronicEngineering；1b.TerahertzResearchCenter，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，MianyangSichuan621999，China；2.Xi’anInstituteofOpti

4、csandPrecisionMechanics，ChineseAcademyofSciences，Xi’anShaanxi710119，China)Abstract：AterahertzPhotonicCrystalFiber(PCF)madeofCyclic-OlefinCopolymer(COC)withlowabsorptionlossinterahertzbandisdesignedtoreducethetransmissionloss.Byfullvectorfiniteelementmet

5、hod,thelossofterahertzPCFversusfrequencyissimulatedandanalyzed.Resultsshowthattheproposedfibershavemuchbettertransmissionpropertiesthanmetallicwaveguidesinterahertzband.Alongwiththefineflexibilitytobend,theyareofgreatimportanceinterahertzapplications.Ke

6、ywords：photoniccrystal；terahertz；fiber在太赫兹技术研究中，太赫兹源无疑是研究的重点，稳定的、高效的辐射源是太赫兹技术全面发展的关键。近年来，由于超快激光技术、微电真空器件、固态振荡器、量子级联激光器和自由电子激光器的迅速发展，太赫兹辐射源越来越接近实际应用。与此同时，开展太赫兹信号处理、传输、辐射等关键技术的研究开始变得迫切起[1]来，太赫兹传输、辐射技术的研究将为今后太赫兹雷达系统、通信系统、成像系统的建立提供相关的技术支撑。[2-5]光子晶体光纤(PCF)由晶

7、格常数为波长量级的二维光子晶体构成，光纤的核心由一个破坏了包层结构周期性的缺陷构成。对于纤芯为空气孔型缺陷的情况，通过包层的二维光子晶体的布拉格衍射，一定波长的电磁波被陷获在作为纤芯的空气孔中，其机制不同于传统的全内反射光纤。太赫兹波极易被介质材料吸收，对于太赫兹波的传输来说，限制其传输损耗的一个关键因Dcore素是材料对太赫兹波的本征吸收。越来越多的研究表明，高密度聚乙烯、特[6-8]氟龙等聚合物材料制备的光子晶体光纤在太赫兹波段有着极低的传输损耗。本文采用全矢量有限元法，仿真设计一种太赫兹光子晶体

8、光纤，并采用环烯D[9]烃共聚物(COC)材料制备光纤样品。d1设计与仿真Λ设计的光子晶体光纤横截面见图1，该光纤材料设计为环烯烃共聚物，相Dout关结构参数为：d=0.14mm，Λ=0.2mm，D=0.37mm，Dcore=1.98mm，Dout=4mm。Fig.1Cross-sectionofPCF图1光子晶体光纤横截面示意图采用COMSOL软件对设计的光纤进行仿真计算，不同频率时光纤内主模收稿日期：2013-08-30；修回日期：2013-10-1