填充ENZ材料的太赫茲高雙折射及近零平坦色散微結構光纖

衛較霞，王豆豆，張 悅，田江錕，岳 帥

（西安科技大學 理學院，陜西 西安 710054）

引言

太赫茲（terahertz,THz）波是指頻率范圍在0.1 THz～10 THz 之間的電磁波。近年來，THz 技術廣泛應用于諸多科學和工程領域，包括材料表征、寬帶通信、環境監測、醫學成像以及化學和生物傳感等[1-2]。盡管THz 波的產生和探測技術日趨成熟[3-4]，但多數商用THz 系統仍然采用自由空間傳輸THz 波，這些系統復雜而龐大，光路調整繁瑣，使用起來費時費力，設備的小型化、輕量化以及便攜性不足導致其應用受限。因此，THz 波導成為了一個研究熱點，早期提出的金屬絲[5]和介質帶/管[6]波導，由于彎曲損耗大、耦合效率低，受環境影響嚴重而制約了其應用。

近年來，以低損耗聚合物為基材的各種THz微結構光纖（microstructured optical fiber,MOF）也屢見報道。THz MOF 的傳輸機理（折射率引導型或帶隙型）和靈活的傳輸特性（無限單模傳輸、色散靈活可調、高雙折射等）與通信波段類似。THz高雙折射MOF 是通過增大2 個偏振基模之間的模式折射率差來有效減小其耦合以實現保偏功能，從而降低偏振串擾與偏振模色散，在THz 通信、傳感及濾波等方面具有潛在的應用前景。Chen 等人提出了一種包含亞波長橢圓型空氣孔的多孔型MOF，在0.73 THz～1.22 THz 范圍內可以實現單模傳輸，且具有0.047 的高雙折射和小于0.21 dB·cm-1的有效材料損耗[7]。Faisal 等人提出了一種包含矩形孔的橢圓型懸掛芯MOF 來引入高雙折射和降低損耗，在1 THz 處獲得了0.105 7 的高雙折射和0.204 dB·cm-1的有效材料損耗[8]。以上2 種THz MOF 通過結構的不對稱性來產生雙折射，通常結構相對復雜。Yang 等人通過在MOF 的圓形空氣孔中選擇性地填充理想近零介電常量（ENZ）材料來引入雙折射，在0.71 THz～1 THz 范圍內獲得了大于0.1 的高雙折射和低于0.043 dB·cm-1的損耗[9]。……