太赫茲波雷達(dá)偏振器的仿真研究.pdf

1、太赫茲波段處于微波與紅外之間，它屬于光子學(xué)與電子學(xué)的交叉區(qū)域，其獨(dú)特的性質(zhì)決定了它可觀的應(yīng)用前景，與電磁波其他頻段相比，THz波段的研究還很少，有待進(jìn)一步開發(fā)。傳統(tǒng)的雷達(dá)環(huán)行器由鐵氧體做成，其在太赫茲高頻段損耗太大，且目前的技術(shù)制造高頻環(huán)行器很困難，針對這個(gè)問題，有人提出了一種新型的環(huán)行器，本論文所研究的準(zhǔn)光學(xué)偏振器是這種新型環(huán)行器的核心部件，它是由平行排列的金屬線構(gòu)成的，可用于THz波段不同的大氣窗口。本文的主要研究成果和結(jié)論如下：<

2、br>　　 （1）、金屬線柵由平行排列的金屬線組成，它對電場矢量平行于金屬線偏振的電磁波反射，而對垂直于金屬線偏振的電磁波透射。依據(jù)此原理，通過CST軟件仿真，設(shè)計(jì)出了0.12THz，0.225THz，0.3THz，0.35THz，0.41THz，0.67THz，0.85THz，2.5THz等太赫茲波段大氣窗口的金屬線柵偏振器，并通過模擬仿真對上述偏振器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 （2）、研究了金屬線的半徑和排列周期對金屬線柵偏振

3、器偏振性能的影響。對于平行于金屬線偏振的光，金屬線柵反射系數(shù)受金屬線排列周期影響比較大，其反射系數(shù)正比于金屬線的半徑和排列周期的比值，而透射系數(shù)與其成反比；而垂直于金屬線偏振的光，金屬線柵透射系數(shù)受金屬線的半徑和排列周期影響都比較小。對于寬頻的仿真研究表明，在一定的頻段內(nèi)，金屬線柵在一定的尺寸范圍內(nèi)，可以使平行于金屬線偏振的電磁波的反射系數(shù)大于0.9，使垂直于金屬線偏振的電磁波的透射系數(shù)大于0.99。
　　 （3）、所設(shè)計(jì)的每一

4、個(gè)偏振器都具有工作頻帶寬、隔離度高、插入損耗低、駐波比低的優(yōu)越性能，此種準(zhǔn)光學(xué)偏振器的器件性能要優(yōu)越于傳統(tǒng)的鐵氧體環(huán)形器。
　　 （4）、對金屬線柵偏振器的制作方法進(jìn)行了探索，發(fā)現(xiàn)在基板上微加工金屬條也可以實(shí)現(xiàn)偏振性能，與無支撐金屬圓柱線相比，制作起來更容易、方便，也更均勻。
　　 （5）、用微波傳輸線理論對結(jié)果進(jìn)行了解釋說明。當(dāng)排列周期大于金屬線的直徑且遠(yuǎn)小于真空中波長時(shí)，電磁波在金屬線柵結(jié)構(gòu)中傳播的情形類似于微波傳輸

5、線中波在負(fù)載上的反射和透射，論文以0.225THz頻率點(diǎn)為例，用微波傳輸線的理論計(jì)算出金屬線柵結(jié)構(gòu)的反射功率系數(shù)，與電磁波仿真軟件CST模擬出的結(jié)果吻合的相當(dāng)好，對金屬線柵的偏振性能進(jìn)行了定量直觀的解釋說明。
　　 （6）、最后介紹了分析金屬線柵傳輸特性的另外一種方法——傳輸矩陣法。
　　 金屬線柵型準(zhǔn)光學(xué)偏振器應(yīng)用很廣泛，它不僅可以用在雷達(dá)上，還可以用在通信方面，在光分束器、光隔離器、光調(diào)整器及光轉(zhuǎn)換開關(guān)等方面都將有廣