[实用新型]一种具偏振和聚焦功能高转换效率的太赫兹衍射元件

说明书

本实用新型公开了一种具偏振和聚焦功能高转换效率的太赫兹衍射元件，包括元件本体，元件本体的一面为偏振面，元件本体的另一面为聚焦面，偏振面平行排列设置有若干周期性排列的等腰三角形三棱柱光栅，聚焦面上设有若干同心圆环。本实用新型的具偏振和聚焦功能的高转换效率的太赫兹衍射元件具有光路结构简单、转换率高和成本低廉的特点。

技术领域

本实用新型涉及光学器件技术领域，具体是指一种具偏振和聚焦功能高转换效率的太赫兹衍射元件。

背景技术

目前，市场上的太赫兹偏振片和太赫兹透镜是作为两个独立的元件，分别使太赫兹波变成线偏振波束或对太赫兹波束进行会聚。常见的偏振元件是由镀有金属膜的周期性结构组成的平面。金属对太赫兹波的反射率非高达到90％以上。根据光路可逆原理，反射的太赫兹波束会返回到发射源中，可能对发射源和太赫兹波束的传播造成影响。因为太赫兹发射源出射的太赫兹波束在空气中传播时发散非常明显，所以通常会在太赫兹波束传播的光路上放置凸透镜等可以会聚光束的光学元件减少波束的发散，但是该方法使光路结构复杂，造成日常使用的诸多不便。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具偏振和聚焦功能高转换效率的太赫兹衍射元件，具有光路结构简单、转换率高和成本低廉的特点。

本实用新型可以通过以下技术方案来实现：

本实用新型公开了一种具偏振和聚焦功能高转换效率的太赫兹衍射元件，包括元件本体，元件本体的一面为偏振面，元件本体的另一面为聚焦面，偏振面平行排列设置有若干周期性排列的等腰三角形三棱柱光栅，聚焦面上设有若干正弦波周期性波浪状排列的同心圆环。

在本实用新型中中，偏振面的等腰三角形三棱柱光栅实现接收到的太赫兹波束转变为线偏振波束，同时让入射波束全反射，反射波束不会回到发射源中；聚焦面的同心圆环与普通透镜相比更薄，太赫兹波束经过该衍射光学元件后可以得到线偏振的会聚波束，而且该元件的转换效率较高，不会使太赫兹波的损失过大。

进一步地，等腰三角形三棱柱光栅的光栅线宽为12μm，周期为20μm，有效满足赫兹波段为0.1～1THz的太赫兹的传输需要。

进一步地，等腰三角形三棱柱光栅的高度小于3.85μm。

进一步地，元件本体的厚度为2mm，太赫兹衍射元件的厚度小于3.5mm，该厚度不会随着元件的焦距或尺寸的变化而变换，避免厚度过大造成波束在传输过程的吸收损耗。

进一步地，等腰三角形三棱柱光栅、同心圆环通过光敏树脂一体化注塑成型或3D打印成型设置在元件本体的两面上，工艺简单易行，有效降低制作成本。

进一步地，光敏树脂的型号为FullCure835 VeroWhite，该光敏树脂在0.3 THz的折射率为1.655、吸收系数为1.5cm^-1有效满足太赫兹传输的需要。

本实用新型一种具偏振和聚焦功能高转换效率的太赫兹衍射元件，具有如下的有益效果：

第一、光路结构简单，本实用新型光学元件不仅能将太赫兹发射源出射的太赫兹波束转变为偏振光，而且还能对入射到该元件的光进行会聚，有效简化光路和结构设计；

第二、转换效率高，把偏振面和聚焦面分别设置在元件本体的两面，根据光程和相位的等效原理，可以减少整数倍相位周期对应的元件的厚度，无论光学元件的尺寸有多大，都不会因为光学元件的厚度过厚而造成太赫兹波的损失过大；

第三、成本低廉，本实用新型的结构非常简单，可以用全介质材料替代金属，可用注塑成型工艺或3D打印技术生产。

附图说明

附图1为本实用新型一种具偏振和聚焦功能高转换效率的太赫兹衍射元件的偏振面结构示意图；