3D打印聚合物太赫兹弯曲光纤及光纤滤波器的研究

发布时间：2020-12-19 13:37

　　太赫兹（THz）辐射位于电磁波谱中的红外辐射与微波波段之间,太赫兹技术在传感、成像、以及通信等领域都具有重要应用。为了满足太赫兹系统高度集成化的要求,目前已有多种太赫兹波导结构设计已实现低损耗单模传输,但传统制备方法已经不能满足多样化的超精细微结构的要求,此外还缺少系统中所必须的改变传输方向的弯曲波导结构设计与实现。针对以上发展瓶颈,本文主要研究基于3D打印实现太赫兹聚合物微结构弯曲光纤和光纤光栅滤波器件,以期拓展太赫兹系统的实际应用。本论文首先简单介绍了太赫兹波导分类,并重点介绍了太赫兹聚合物波导的分类和制备方法,以及使用3D打印技术制备聚合物太赫兹器件的研究进展。然后分三部分分别阐述本论文的具体研究内容。首先,本论文对3D打印这种新型快速成型技术的原理进行介绍,并设计分辨率测定平板对本论文所使用的PolyJet类型3D打印机实际分辨率进行标定,对成型光敏树脂的太赫兹光谱特性进行测定,得到材料的折射率与吸收系数曲线,为之后的仿真分析工作提供尺寸参考和仿真计算参数。其次,为了解决太赫兹系统中缺少控制THz波转向器件的困难,本论文基于两种不同的太赫兹微结构光纤器件,分别是蜘蛛网包层空心光... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２非平面金属波导示意图，（ａ）圆形波导管（ｂ）平行平板波导（ｃ）裸金属线波导（ｄ）两平行??金属线波导（ｅ）狭缝波导丨１１】??

由于存在金属与电介质界面上的表面等离激元模式，能够有效限制电磁波（亚波。??长量级）［３９］。该类型波导也适用于太赫兹传输，已经实现了平面内ＴＨｚ传输和??非平面内的ＴＨｚ传输［４０－４２］。图１．４是利用３Ｄ打印技术制作的平面和非平面波??导结构［４３］。??：??（ａ）?（ｂ）??（Ｃ）?＂？??图１．４表面等离激元波导结构：（ａ）平面波导（ｂ）（ｃＫｄ）非平面的弯曲波导??空芯波导管结构中，由于芯层和包层模式之间的耦合，传输谱中有明显的Ｆ－Ｐ效??应；通过适当设计波导包层结构来模拟无限包层条件，从而抑制包层中的ＦＰ效??应，最终达到传输谱展宽的目的。??７??

浙江大学硕士专业学位论文??最近，利用３Ｄ打印技术还制备出一种介质螺旋波导结构，如图１．５（ａ）（ｂ），??大大展宽了介质波导管的传输带宽［４４］。此外，利用３Ｄ打印技术制作了一种波??导管包层外表面具有反共振结构的聚合物光纤，该反共振结构是由六方晶格排列??的圆锥构成如图４（ｂ），实现了?ＴＨｚ波的宽带低损耗传输［４５］。??Ｄ??（ａ）?（ｂ）??图１．５?３Ｄ打印制作的的反谐振结构ＴＨｚ波导示意图（ａ）波导管壁螺旋结构波导丨４４］?（ｂ）包层??外表面具有反谐振结构波导［４５］??单包层的聚合物空芯光纤提出以后，又出现一些金属？介质混合包层结构空芯??光纤的设计。如Ｃｕ－涂覆层ＰＣ光纤［４６］，?Ａｇ涂覆层聚合物光纤［４７］，Ａｇ／聚苯乙??烯（ＰＳ）涂覆层空芯坡璃光纤［４８］，Ａｇ／ＰＥ涂覆层聚合物光纤［４９］，和介质涂覆层??空芯金属波导［５０］。最近，实验实现了一种嵌入两根和四根金属线（铟，铜）的??空芯塑料光纤实现ＴＨｚ的低损耗传输［５１］［５２］。一个是基于介质波导模式传输??ＴＨｚ波

【参考文献】：
期刊论文
[1]太赫兹聚合物光子晶体光纤关键制备工艺研究[J]. 陈琦,孔德鹏,苗竟,何晓阳,张健,王丽莉.  光子学报. 2017(04)
[2]“打印-加工”一体式3D打印技术的研究[J]. 董莘,赵寒涛,吴冈.  自动化技术与应用. 2015(12)
[3]基于3D打印的THz波导成型技术研究进展[J]. 于磊,文春华.  微波学报. 2015(S1)
[4]太赫兹波导器件研究进展[J]. 黄婉文,李宝军.  激光与光电子学进展. 2006(07)



本文编号：2925996