微结构波导管的偏振特性分析

由于光栅波导管是单侧刻蚀的非轴对称结构,因此有必要研究不同偏振态的THz波透过波导管的传输谐振特性。6.3.1小节中已经讲到,波导管是通过两个可调光阑来固定的,而THz波可以近似看成是线偏振的,通过控制波导管光栅面的不同朝向,就等同于不同线偏振态的THz波透过光栅波导管。经实验测量并通过傅里叶变换和计算后,得到了波导管三个不同朝向以及空白波导管的透过率谱,如图6.12(a)所示,三个朝向分别为0°、45°和90°。从图中可以看到,相对于空白波导管,朝向为0°时的光栅波导管有最大的谐振频率平移,这说明当THz波的偏振方向与光栅朝向平行时,光栅对THz波的调制作用是最大的,而当偏振方向正交于光栅朝向时这个调制作用较小,趋于消失。光栅结构使得谐振具有偏振依赖性。

图6.12　

(a)空白波导管以及三种不同朝向的光栅波导管的透过率谱;(b)波导管透过率谱的模拟结果[8](www.xing528.com)

为了更加深入地分析光栅对波导管的影响,采用时域有限差分(FDTD)算法对波导管的传输特性进行了模拟分析。模拟得到的透射光谱如图6.12(b)所示,它和实验测量得到的透过率谱图基本吻合。图6.13(a)~图6.13(c)分别是0°朝向的光栅波导管在0.65 THz、0.8 THz和0.95 THz处的电场分布图,其中在谐振位置的0.65 THz及0.95 THz处明显是辐射模式,而在0.8 THz处为传导模式,如图6.13(b)所示,不存在辐射损耗。

图6.13　朝向为0°的光栅波导管横截面的电场分布模拟结果[8]

(a)0.65 THz处;(b)0.8 THz处;(c)0.95 THz处