一种超宽带太赫兹类表面等离子体激元耦合器及耦合方法

摘要

本发明公开了一种超宽带太赫兹类表面等离子体激元耦合器及耦合方法。本发明采用TEM模式压缩器、模式匹配器和表面模式辐射器，并合理选择这三部分结构的参数，极大地提高了从TEM模式到类表面等离子体激元模式的转换效率，同时拓宽了类表面等离子体激元模式的激发带宽，这对类表面等离子体激元波导这一新型波导在太赫兹波段的实际应用具有强有力的推动作用；由于本发明的耦合器为全金属结构，从而降低了耦合器引入的电磁能量损耗；同时，本发明的耦合器加工方便且易于集成。

主权项

一种超宽带太赫兹类表面等离子体激元耦合器，其特征在于，所述类表面等离子体激元耦合器包括：TEM模式压缩器、模式匹配器和表面模式辐射器，三者沿横电磁波TEM的传播方向依次连接为一体，外层为中空金属套筒；所述中空金属套筒的中间具有通孔；所述通孔包括沿传播方向连接为一体的三部分：第一通孔、第二通孔和第三通孔；所述第一通孔的直径沿传播方向逐渐变小，内部设置有圆柱状的金属内芯，构成TEM模式压缩器，实现与上一级的同轴线波导的平滑对接，同时由上一级的同轴线波导传递过来的TEM模式经TEM模式压缩器，能量压缩到亚波长尺度范围；所述第二通孔的直径沿传播方向不变，内部设置有槽深渐变金属皱褶内芯，槽深渐变金属皱褶内芯为在圆柱状的金属内芯的外表面具有周期性的圆环状的同轴凹槽，凹槽的深度沿传播方向逐渐变深，构成模式匹配器，能量压缩后的TEM电磁波经模式匹配器，转换成特定的类表面等离子体激元模式；所述第三通孔的直径沿传播方向逐渐变大，呈开口喇叭状，内部设置有槽深均匀金属皱褶内芯，槽深均匀金属皱褶内芯为在圆柱状的金属内芯的外表面具有周期性的圆环状的同轴凹槽，凹槽的深度沿传播方向不变，构成表面模式辐射器，类表面等离子体激元模式经表面模式辐射器后高效地耦合入下一级的类表面等离子体激元波导中。