非均匀介质膜/金属空芯结构太赫兹保偏光纤的理论与制备

Polarization maintenance is one of the most crucial issues in terahertz (THz) polarization-sensitive systems. Non-uniform dielectric layer is introduced into the design of dielectric-coated metallic hollow fiber to attain high birefringence and low attenuation in this project. The fiber mode structure and mode characteristics will be examined to explore the mechanism for attenuation and polarization maintenance. We will analyze the dependence of fiber transmission characteristics on the fiber structure and materials and make balance between attenuation and birefringence. The fiber will be further studied by fabrication and experimental characterization. One of the crucial issues in this project is the understanding of the forming mechanism of non-uniform dielectric layer and its characteristics in the THz region. Another crucial issue is the interaction between the linearly-polarized THz waves and the fiber materials. The project offers approaches to novel THz devices and is significant to the development of THz science of our country.

太赫兹偏振敏感系统迫切需要能稳定传输线偏振光的低损耗光纤。本课题采用非均匀介质膜/金属空芯结构研究低损耗、高双折射太赫兹保偏光纤。利用非均匀介质膜，获得模式双折射，并且增加两个偏振态的损耗差。为了阐明光纤的损耗机理和保偏机理，我们研究光纤的模式结构和模式特性，分析太赫兹波与光纤各部分的相互作用；为了在损耗和双折射之间寻求理想的平衡点，我们分析传输特性和光纤结构参数、材料性质之间的关系，并在此基础上建立优化设计理论；为了进一步了解光纤的传输机制，我们对光纤进行实验制备和表征。本课题有望明确非均匀介质内膜的形成机制及其在太赫兹波段的光学特性，阐明线偏振太赫兹波与光纤的作用机理及其对光纤传输特性、设计理论产生的特殊影响。课题的研究可望为新型的太赫兹器件提供思路，对推动我国太赫兹科学技术的发展具有重要意义。

太赫兹偏振敏感系统，例如太赫兹通信系统，迫切需要能稳定传输线偏振光的低损耗柔性光纤。本课题采用非均匀介质膜/金属空芯结构研究低损耗、高双折射柔性太赫兹保偏光纤。利用非均匀介质膜和椭圆截面，使得两个偏振态具有不同的有效折射率，并且增加两个偏振态的损耗差。 课题从理论分析、实验制备、实验测试三个方面对太赫兹保偏光纤进行了研究。 阐明了光纤的损耗和保偏机理；建立了光纤传输特性和结构参数、材料特性之间的关系，并在此基础上对光纤结构参数进行了优化；提出了椭圆非均匀介质膜/金属空芯结构光纤的制备工艺；成功制备了长度在1米以上的低损耗柔性太赫兹保偏光纤；对光纤在太赫兹波段的传输特性进行了实验表征。 结果表明，制备的太赫兹保偏光纤的模式双折射率在10-2数量级，能有效保持线偏振态，在0.87THz处主偏损耗为3.8 dB/m。该课题的研究结果为新型的太赫兹器件提供了思路，对推动我国太赫兹科学技术的发展具有重要意义。