基于三维打印的太赫兹亚波长双芯光纤及其密集信道集成

提供高速连接太赫兹（THz）光纤是太赫兹通信系统中的关键组件。新兴的空分复用技术有望提升太赫兹通信的传输容量。实现这一目标的一个有前景的方案是将多个信道集成在紧凑的太赫兹多芯光纤系统中。在此，我们提出并实验验证了一种太赫兹亚波长矩形介质双芯光纤结构，得益于矩形光纤的保偏特性，两个相同的纤芯可以被密集集成。我们全面研究了不同配置，包括两个纤芯的放置方式、芯间距和偏振态，以提高信道隔离度。数值模拟表明，纤芯中光纤模式的功率占比对芯间耦合性能起主导作用。此外，我们将纤芯尺寸（1 mm x 0.5 mm）设计为略小于WR5.1波导（1.295 mm x 0.6475 mm），以便光纤可以方便地连接到WR5.1法兰端口，模式激发效率高达62.8%。我们采用经济高效的介质三维打印技术，快速制造双芯光纤和相应的聚合物法兰结构，该结构可实现光纤与WR5.1端口之间的牢固集成。实验测量表明，在0.17-0.21 THz范围内，4毫米的芯间距（小于工作波长的三倍）支持稳健的双信道传播，信道隔离度超过15 dB，这与理论和数值结果一致。这项工作提供了一种密集集成的双芯光纤系统，具有低制造成本和与WR5.1法兰的实用连接性，为高容量太赫兹空分复用通信系统带来了巨大潜力。