基于自准直与F-P腔的太赫兹波调制器：新颖设计与性能分析

本文主要探讨了基于自准直效应和法布里珀罗(F-P)腔的新型太赫兹波调制器的设计与实现。太赫兹波技术作为电磁辐射的一个关键领域，近年来在通信、成像和传感等领域展现出巨大潜力。光子晶体作为一种高度有序的微观结构材料，能够调控光的传播特性，这为设计高效、小型化的太赫兹波调制器提供了创新思路。 研究团队将自准直效应——一种利用光线自然传播方向进行精确控制的技术，与法布里珀罗腔结合，构建了调制器。法布里珀罗腔是一种光学腔，通过干涉效应可以实现光的稳定放大或衰减。在硅基空气孔型光子晶体中填充5CB液晶，这种液晶具有电致相变性质，可以通过外部电场来改变其折射率，从而调控太赫兹波的传播。 采用时域有限差分法(FDTD)对调制器进行了详尽的研究，这一数值模拟方法对于分析复杂光学系统的行为非常有效。研究内容涵盖了调制器的时域响应，即对太赫兹信号的瞬时响应特性；频域响应，即频率依赖的传输特性；以及稳态能量场分布，即调制器内部电磁场的长期状态。结果显示，该调制器具有较快的调制速率（约10 kHz），插入损耗较低（约0.308 dB），并且调谐范围广泛（0.308～34.32 dB），这意味着它在保持高效率的同时，具有良好的动态可调性。 此外，由于其体积小巧且易于集成，这种基于自准直和F-P腔的太赫兹波调制器非常适合于集成到未来的太赫兹通信系统中，可以根据工作波长的需求灵活调整尺寸。其最大的优点是工作波长范围宽，这使得它成为理想的太赫兹波调制器件，对于拓宽太赫兹应用领域具有重要意义。 这项研究不仅推动了太赫兹波技术与光子晶体技术的融合，还提出了一个实用的调制器设计策略，为开发高性能、小型化的太赫兹通信设备奠定了基础。关键词包括光学器件、调制器、时域有限差分法、太赫兹波、自准直效应和光子晶体，这些词汇都揭示了文章的核心研究内容和技术路径。