微波衰减器，THz衰减器和IR-THz衰减器的工作原理和差异化分析，太赫兹可调精密衰减器

Tydex太赫兹可调精密衰减器能够对太赫兹辐射功率实现连续且高精度的调节，其工作机制基于马吕斯定律，即线偏振光在依次通过两个偏振器时，透射强度随两者相对旋转角度而变化。其中，微波衰减器和THz衰减器采用线栅型偏振片，而IR-THz衰减器则使用薄膜偏振片，不同偏振器结构正是三种精密太赫兹可调衰减器标定曲线存在差异的主要原因。

太赫兹可调精密衰减器由两片相同的偏振片组成，安装固定在同一基板的旋转器上，光束首先遇到的偏振片简称为起偏器，第二个偏振片称为检偏器。而根据马吕斯定律，线偏振光通过两个偏振器时，若入射检偏器的光强为I₀，α是入射线偏振光的光振动方向和偏振片偏振化方向之间的夹角，则检偏器射出的光强与原光强及偏振器角度存在一定关系，透过率与它们相对旋转角度相关。从公式I=I₀cos²α中可以得出结论，当α=0°或180°时，I=I₀，透射光最强；当α=90°或270°时，I=0，透射光强为零；当为其它值时，光强介于0和I₀之间。

图1：由起偏器产生的偏振光在通过检偏器之后，OM表示起偏器的偏振化方向，ON表示检偏器的偏振化方向，它们的夹角为α.

我们可以从图2中看出，当太赫兹可调精密衰减器中的检偏器与起偏器互相平行时，α=0°，透射光最强，透过率最高；当检偏器与起偏器垂直时，α=90°，透射光强为零，透过率最低，因此衰减程度最高。

图2：从左至右依次为微波衰减器、THz衰减器和IR-THz衰减器透过率与检偏器相对于起偏器的旋转角度的关系，使用连续的140 GHz源。

从图3我们可以看出，当太赫兹可调精密衰减器检偏器旋转角度超过70°时，透过率仅剩1%，衰减率-20dB。当精密THz可调衰减器检偏器旋转角度为20°，30°，40°，50°，60°，70°，时，三款可调谐太赫兹衰减器的衰减率在整个波段几乎一致。当精密THz可调衰减器检偏器旋转角度为80°时，在0.1-0.3THz波段，Tydex可调衰减器的衰减率变化较大。当精密THz可调衰减器检偏器旋转角度为90°时，微波衰减器在0.1-0.35THz波段的衰减-40dB，且随着波长的减小，衰减效率下降十分明显，在1.5THz时仅剩-25dB；THz衰减器在0.1-0.85THz的衰减都是＞-40dB的，0.3THz峰值可达-48dB，且随着波长的减小，衰减效率下降稍缓；IR-THz衰减器在0.1-1.5THz波段的衰减几乎都是＞-40dB，峰值可达-47.5dB，且在整个范围内无明显下降。造成这一现象的原因是Tydex 精密THz可调衰减器根据波长范围分为：＞600μm波长的微波衰减器，对应的频率为0.5THz；波长＞150μm的THz衰减器，对应的频率为0.2THz以及波长＞15μm的IR-THz衰减器，对应的频率为20THz。所以当测量的频率范围超过太赫兹可调精密衰减器本身的频率范围后，衰减率就出现了下滑趋势。微波衰减器和THz衰减器采用的线栅偏振片，IR-THz衰减器使用的薄膜偏振片，因此检偏器与起偏器互相平行时的透过率也会存在差异。即使是线栅偏振片，20μm线径和40μm线距的透过率也高于11μm线径和16μm线距。

图3从左至右依次为微波衰减器、THz衰减器和IR-THz衰减器随检偏器旋转角度变化的典型校准曲线（采用Menlo Systems K-8脉冲太赫兹光谱仪测量）。