[发明专利]一种低损耗、小模场太赫兹波导

说明书

本发明适用于波导技术领域，提供了一种低损耗、小模场太赫兹波导，所述太赫兹波导在与太赫兹波的传播方向相垂直的方向上，由外向内包括金属层、缝隙层，还包括在所述缝隙层中插入的电介质层。本发明提供的太赫兹波导，在金属层的缝隙层中插入电介质层，可使能量损失更少，因为能量损耗主要是集中在金属层中，而在金属层的缝隙层中插入电介质层可使更少的能量在金属层中传输；另外，金属层的间距为亚波长量级，即本发明提供的太赫兹波导能够传导具有低损耗和亚波长量级模式宽度特点的THz波。

技术领域

本发明属于波导技术领域，尤其涉及一种低损耗、小模场太赫兹波导。

背景技术

近年来我们目睹了THz(Terahertz，太赫兹)波导研究在太赫兹科学与技术领域的飞速发展。低损耗已成为衡量THz波导优劣的重要标志，因此，已有各式各样的低传输损耗THz波导被提出。单金属线可传导接近零色散、损耗因数约为3m^-1的THz宽带脉冲，然而模式仅微弱存在于金属线表面。具有远大于波长的孔径的金属/绝缘体覆膜空心波导可传导低损耗的THz波，其在2.5THz频率处损耗系数为0.95dB/m。近期研究发现，平面平行波导和绝缘管状波导也可以达到上述目的，他们分别可实现模式损耗2.6dB/km和0.08m^-1。

另外，优质的THz波导还要求其模式宽度小。然而，上述提及的低损耗波导的模式宽度却远大于波长。当然，我们可以减小模式宽度，但是随之而来的是损耗的大幅增加。金属材料的高欧姆损耗和绝缘材料的高吸收损耗是造成难以同时获得低的传输损耗和窄的模式宽度的重要原因。

因此，我们需要一种低损耗、模式宽度小的THz波导。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种低损耗、小模场太赫兹波导，旨在通过该波导传导具有低损耗和亚波长量级模式宽度的太赫兹波。

本发明是这样实现的，一种低损耗、小模场太赫兹波导，所述太赫兹波导在与太赫兹波的传播方向相垂直的方向上，由外向内包括金属层、缝隙层，还包括在所述缝隙层中插入的电介质层。

进一步地，所述金属层为铜，所述电介质层为硅，所述缝隙层为空气层。

进一步地，所述太赫兹波导为平面光波导，所述金属层包括第一金属层、第二金属层；所述缝隙层包括第一缝隙层、第二缝隙层；所述电介质层在所述第一缝隙层与所述第二缝隙层之间，所述第一缝隙层、第二缝隙层在所述第一金属层与所述第二金属层之间。

进一步地，所述第一金属层与第二金属层平行排列；所述第一缝隙层与第二缝隙层平行排列。

进一步地，所述第一金属层与第二金属层关于所述电介质层对称；所述第一缝隙层与第二缝隙层关于所述电介质层对称。

进一步地，所述第一金属层与第二金属层的间距为λ为THz光波波长。

进一步地，所述太赫兹波导为柱状光波导，所述金属层呈圆环状，所述电介质层呈圆形状。

进一步地，所述金属层与所述电介质层圆心位置相同。

进一步地，圆环状的金属层的直径为λ为THz光波波长。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明提供的太赫兹波导，在金属层的缝隙层中插入电介质层，可使能量损失更少，因为能量损耗主要是集中在金属层中，而在金属层的缝隙层中插入电介质层可使更少的能量在金属层中传输；另外，金属层的间距为亚波长量级，即本发明提供的太赫兹波导能够传导具有低损耗和亚波长量级模式宽度特点的THz波。

附图说明

图1是本发明实施例提供的低损耗、小模场太赫兹波导的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的平面金属-缝-硅THz波导的横截面的结构示意图；