CN105742767B - 一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器 - Google Patents

一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器 Download PDF

Info

Publication number
CN105742767B
CN105742767B CN201610298859.4A CN201610298859A CN105742767B CN 105742767 B CN105742767 B CN 105742767B CN 201610298859 A CN201610298859 A CN 201610298859A CN 105742767 B CN105742767 B CN 105742767B
Authority
CN
China
Prior art keywords
shaped structure
fat
microns
broach
dimensional array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610298859.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105742767A (zh
Inventor
胡放荣
李鹏
陈元枝
王月娥
陈涛
牛军浩
王志远
殷贤华
张文涛
韩家广
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guilin University of Electronic Technology
Original Assignee
Guilin University of Electronic Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guilin University of Electronic Technology filed Critical Guilin University of Electronic Technology
Priority to CN201610298859.4A priority Critical patent/CN105742767B/zh
Publication of CN105742767A publication Critical patent/CN105742767A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105742767B publication Critical patent/CN105742767B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters

Landscapes

  • Micromachines (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

本发明为一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，硅基底有通孔，其上为二维阵列，太赫兹波从二维阵列上方进入，穿过二维阵列得到滤波，从通孔射出。矩形可动框架套在二维阵列外，框架左右连接静电梳齿驱动器的活动梳齿，阵列中同一行的U形结构或胖T形结构连接框架内侧，框架前后端连接折叠弹簧。直流电压驱动静电梳齿驱动器工作，带动可动框架移动，U形结构和胖T形结构发生相对运动，以改变它们的间距，调节控制本带通滤波器的透过率和中心频率，从而显著提高了太赫兹带通滤波器的性能，并拓展其应用范围。

Description

一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器
技术领域
本发明涉及太赫兹技术领域，特别涉及一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器。
背景技术
太赫兹波(Terahertz，简称THz)是指在微波和红外光谱之间，频率范围为0.1THz到10THz的电磁波(1THz＝1012Hz),在电磁波谱上位于超高频率微波到远红外辐射之间的特殊区域。太赫兹波具有安全性好(不会产生电离)、穿透性强和物质识别的指纹谱特征等优点，广泛用于机场、海关安监、生物医学和工业无损检测等重要领域。太赫兹技术应用中的关键技术之一是如何操控太赫兹波。实际应用中，由于环境噪声以及应用需要的限制等，需滤除不需要的频率范围和噪声，以提高系统的性能，如:很多结构复杂的高分子化学品，生物医学制品，在某些特定波段具有指纹式的特征谱线，当待检物质组分复杂，对太赫兹波吸收强度不一的情况下，用太赫兹滤波器来祛除不需要的杂质信号。因而，太赫兹滤波器成为太赫兹技术广泛应用中的重要元件。
目前，已陆续推出多种不同的太赫兹滤波器。已经商业化的太赫兹带通滤波器绝大部分都是采用金属网栅结构，这类滤波器制作完成后，只能针对特定的太赫兹波频率具有透过性，而且中心频率位置及其透过率都不可调节，大大限制了器件的可适用范围。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，其阵列中的U形结构或胖T形结构经可动框架与静电梳齿驱动器连接，通过静电驱动U形结构和胖T形结构相对运动，不仅能够对太赫兹带通滤波器的中心频率位置进行调节，而且能够对中心频率处太赫兹波的透过率进行调节，从而大大拓展太赫兹滤波器的可适用范围。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是设计一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，主要包括硅基底和其上的二维阵列，所述二维阵列中的一个阵列单元包括一个U形结构和一个胖T形结构，胖T形结构下方的竖直部分嵌入U形结构内，二者的纵向中心线重合。U形结构和胖T形结构均为硅主体，顶面均为金属层。多个阵列单元构成二维阵列，二维阵列的边长为入射太赫兹波束的直径1.0～1.5倍。硅基底有通孔，通孔的中心与阵列的中心重合，通孔的最大线径小于或等于二维阵列的最大边长。太赫兹波从二维阵列上方进入，穿过二维阵列得到滤波，从通孔射出。
本发明的太赫兹带通滤波器在硅基底上还有一个可动框架和多个静电梳齿驱动器。可动框架为矩形框架，套在二维阵列外围，多个静电梳齿驱动器对称地固定安装于可动框架左右两侧外的硅基底上，静电梳齿驱动器的固定梳齿和活动梳齿交错排列，固定梳齿连接A锚点；活动梳齿经弹簧与B锚点相连接。在固定梳齿和活动梳齿之间施加直流驱动电压时，活动梳齿将移动。静电梳齿驱动器的活动梳齿与相邻的可动框架外侧相连接。静电梳齿驱动器的活动梳齿在直流电压驱动下移动时带动可动框架移动。可动框架的前、后侧共有2～8个折叠弹簧，可动框架的前侧连接部分在前侧的折叠弹簧一端，可动框架的后侧连接其余在后侧的折叠弹簧一端，所述折叠弹簧的另一端连接C锚点。
所述二维阵列同一行中每个阵列单元的胖T形结构的T形上方的横向部分相互连接，左右两端的胖T形结构横向部分的外端连接D锚点。二维阵列同一行中相邻阵列单元的U形结构相互连接，左右两端U形结构的外端连接可动框架内侧。
或者，所述二维阵列同一行中每个阵列单元的胖T形结构的T形上方的横向部分相互连接，左右两端的胖T形结构横向部分的外端连接可动框架内侧；二维阵列同一行中相邻阵列单元的U形结构相互连接，左右两端U形结构的外端连接D锚点。
A、B、C和D锚点与硅基底固定连接，且与硅基底之间有绝缘层。
静电梳齿驱动器驱动可动框架移动，可动框架带动U形结构或者胖T形结构运动，改变U形结构和胖T形结构之间的间距，从而调节控制本带通滤波器的透过率和中心频率。
所述U形结构和胖T形结构顶面的金属层为金层、银层、铜层和铝层中的任一种，厚度为0.05～0.8微米。
所述绝缘层为氧化铝层或者氧化硅层，厚度为0.5～2微米。
所述的U形结构、胖T形结构、可动框架、静电梳齿驱动器、折叠弹簧的材料均为硅，厚度相同、为10～100微米。
所述二维阵列每个阵列单元的边长为100～300微米。
所述每个阵列单元中的U形结构的线宽度为6～30微米，胖T形结构水平部分线宽度为6～20微米，竖直部分线宽度为40～240微米。
所述胖T形结构竖直部分底端与U形结构内底之间的距离为二者的下间距d，二者的最小初始下间距，即d的最小值为3～10微米，所述胖T形结构水平部分下侧与U形结构竖直部分顶端之间的距离为二者的上间距d’，d’的最小值为5～12微米；U形结构底部与相邻的下一行的胖T形结构顶部之间的距离为阵列的行间距，行间距的最小值为3～10微米；胖T形结构竖直部分的两侧与U形结构的内侧的距离均为3～10微米。当下间距d为最小值时可动框架前、后侧的折叠弹簧均为初始状态。下间距d为最小值时，上间距d’也为最小值，行间距为最大值；下间距d为最大值时，d’也为最大值，行间距为最小值。
所述与可动框架前、后侧相连接的折叠弹簧的安装位置以可动框架中心为对称，折叠弹簧的线宽度为2～8微米。
所述可动框架的线宽度为3～12微米。
所述的静电梳齿驱动器的固定梳齿和活动梳齿的数量各为5～50，梳齿长度为20～200微米，宽度为3～10微米，相邻梳齿的间距为3～8微米。
与现有技术相比，本发明一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器的优点为：静电梳齿驱动器驱动可动框架，带动胖T形结构或U形结构运动，改变胖T形结构和U形结构之间的间距，从而实现了太赫兹带通滤波器中心频率和透过率的动态调节控制，显著提高了太赫兹带通滤波器的性能，并拓展其应用范围。
附图说明
图1本通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器实施例结构俯视图；
图2图1中A-A向剖视图；
图3为图1中一个阵列单元结构的俯视示意图；
图4为图3中B-B剖视图。
图中：1、硅基底，2、U形结构，3、胖T形结构，4、可动框架，5、折叠弹簧，6、静电梳齿驱动器，7、D锚点，8、B锚点，9、A锚点，10、C锚点，11、绝缘层，12、金属层，13、通孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例详细介绍本发明一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器。
本通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器实施例如图1和2所示，硅基底1上有二维阵列，一个可动框架4和多个静电梳齿驱动器6。
本例二维阵列共有9×6个阵列单元，边长为1620微米×1100微米。本例入射太赫兹波束的直径1100微米本例硅基底1有正方形通孔，通孔13的中心与二维阵列的中心重合，通孔13的边长为1.1毫米。
太赫兹波从二维阵列上方进入，穿过二维阵列得到滤波，从通孔13射出，
一个阵列单元的结构如图3和4所示，每个单元尺寸为180微米×180微米。包括一个U形结构2和一个胖T形结构3，本例U形结构2竖直部分的线宽度为20微米，高度为100微米，水平底部的线宽度为40微米，长度为180微米；胖T形结构3水平部分的线宽度为26微米，长度为180微米；竖直部分的线宽度为130微米，高度为130微米。本例U形结构2和胖T形结构3硅主体的厚度为25微米，顶面厚度0.5微米的金属层12为金层。
胖T形结构3下方的竖直部分嵌入U形结构2内，二者的纵向中心线重合。本例胖T形结构3竖直部分底端与U形结构2内底之间的距离为下间距d，d的最小值，即最小初始内间距为4微米。本例胖T形结构3水平部分下侧与U形结构2竖直部分顶端之间的距离为二者的上间距d’，d’的最小值为6微米；U形结构2底部与相邻的下一行的胖T形结构3顶部之间的距离为阵列的行间距，行间距的最小值为5微米。胖T形结构3竖直部分的两侧与U形结构2的内侧的距离均为5微米，d为最小值时可动框架4前、后侧的折叠弹簧5均为不受力的初始状态。
可动框架4为矩形框架，套在二维阵列外围，可动框架4左、右两侧外各有4个静电梳齿驱动器6对称地固定安装于硅基底1上。静电梳齿驱动器6的固定梳齿连接A锚点9；活动梳齿经弹簧与B锚点8相连接。静电梳齿驱动器6的活动梳齿与相邻的可动框架4外侧相连接。可动框架4的前侧连接2个在前侧的折叠弹簧5一端，可动框架4的后侧连接其余2个在后侧的折叠弹簧5一端，4个折叠弹簧5另一端连接C锚点10。4个折叠弹簧5的安装位置以可动框架4中心为对称。本例的折叠弹簧5为弓形折叠弹簧。
本例二维阵列同一行中每个阵列单元的胖T形结构3的T形上方的横向部分相互连接，左右两端的胖T形结构3横向部分的外端连接D锚点7。二维阵列同一行中相邻阵列单元的U形结构2相互连接，左右两端U形结构2的外端连接可动框架4内侧。
本例A锚点9、B锚点8、C锚点10和D锚点7与硅基底1固定连接，且与硅基底1之间有厚度1微米的氧化铝绝缘层11，各锚点宽度为20微米。
本例可动框架4、静电梳齿驱动器6、折叠弹簧4的材料都为硅，厚度为25微米。
本例可动框架4的线宽度为6微米。
本例折叠弹簧5的线宽度为3微米。
本例八个静电梳齿驱动器6相同，固定梳齿和活动梳齿的数量各为25，梳齿长度为30微米，宽度为3微米，相邻梳齿的间距为4微米。
本例只要在A锚点9和B锚点8之间施加一个直流驱动电压，就可以驱动各静电梳齿驱动器6工作，驱动可动框架4移动，可动框架4带动U形结构2运动，调整U形结构2与胖T形结构3之间的间距，从而实现对本带通滤波器中心频率位置和透过率的动态调节。
实际应用中为了降低驱动电压，可以通过增加可动框架4两侧静电梳齿驱动器6的数量，或者增加每个静电梳齿驱动器6的梳齿数量来实现。
上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，主要包括硅基底(1)和其上的二维阵列，所述二维阵列中的一个阵列单元包括一个U形结构(2)和一个胖T形结构(3)，胖T形结构(3)下方的竖直部分嵌入U形结构(2)内，二者的纵向中心线重合，U形结构(2)和胖T形结构(3)硅主体的顶面为金属层(12)；多个阵列单元构成二维阵列，二维阵列的边长为入射太赫兹波束的直径1.0～1.5倍；硅基底(1)有通孔(13)，通孔(13)的中心与二维阵列的中心重合，通孔(13)的最大线径小于或等于二维阵列的最大边长；太赫兹波从二维阵列上方进入，穿过二维阵列得到滤波，从通孔(13)射出；其特征在于：
所述硅基底(1)上还有一个可动框架(4)和多个静电梳齿驱动器(6)，可动框架(4)为矩形框架，套在二维阵列外围，多个静电梳齿驱动器(6)对称地固定安装于可动框架(4)左右两侧外的硅基底(1)上；静电梳齿驱动器(6)的固定梳齿和活动梳齿交错排列，固定梳齿连接A锚点(9)；活动梳齿经弹簧与B锚点(8)相连接，静电梳齿驱动器(6)的活动梳齿与相邻的可动框架(4)外侧相连接，静电梳齿驱动器(6)的活动梳齿在直流电压驱动下移动时带动可动框架(4)移动；可动框架(4)的前、后侧共有2～8个折叠弹簧(5)，可动框架(4)的前侧连接部分在前侧的折叠弹簧(5)一端，可动框架(4)的后侧连接其余在后侧的折叠弹簧(5)一端，所述折叠弹簧(5)的另一端连接C锚点(10)；
所述二维阵列同一行中每个阵列单元的胖T形结构(3)的T形上方的横向部分相互连接，左右两端的胖T形结构(3)横向部分的外端连接D锚点(7)；二维阵列同一行中相邻阵列单元的U形结构(2)相互连接，左右两端U形结构(2)的外端连接可动框架(4)内侧；或者，所述二维阵列同一行中每个阵列单元的胖T形结构(3)的T形上方的横向部分相互连接，左右两端的胖T形结构(3)横向部分的外端连接可动框架(4)内侧；二维阵列同一行中相邻阵列单元的U形结构(2)相互连接，左右两端U形结构(2)的外端连接D锚点(7)；
所述A锚点(9)、B锚点(8)、C锚点(10)和D锚点(7)与硅基底(1)固定连接，且与硅基底(1)之间有绝缘层(11)。
2.根据权利要求1所述的通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，其特征在于：
所述U形结构(2)和胖T形结构(3)顶面的金属层(12)为金层、银层、铜层和铝层中的任一种，厚度为0.05～0.8微米。
3.根据权利要求1所述的通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，其特征在于：
所述绝缘层(11)为氧化铝层或者氧化硅层，厚度为0.5～2微米。
4.根据权利要求1所述的通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，其特征在于：
所述的U形结构(2)、胖T形结构(3)、可动框架(4)、静电梳齿驱动器(6)、折叠弹簧(5)的材料均为硅，厚度相同、为10～100微米。
5.根据权利要求1所述的通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，其特征在于：
所述二维阵列每个阵列单元的长或宽为100～300微米。
6.根据权利要求1所述的通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，其特征在于：
所述每个阵列单元中的U形结构(2)的线宽度为6～30微米，胖T形结构(3)水平部分线宽度为6～20微米，竖直部分线宽度为40～240微米。
7.根据权利要求1所述的通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，其特征在于：
所述胖T形结构(3)竖直部分底端与U形结构(2)内底之间的距离为二者的内间距，二者的最小初始内间距为3～10微米，U形结构(2)底部与相邻的下一行的胖T形结构(3)顶部之间的距离为二者的下间距，最小初始下间距为3～10微米；所述胖T形结构(3)水平部分下侧与U形结构(2)竖直部分顶端之间的距离为二者的上间距d’，d’的最小值为5～12微米；U形结构(2)底部与相邻的下一行的胖T形结构(3)顶部之间的距离为阵列的行间距，行间距的最小值为3～10微米；胖T形结构(3)竖直部分的两侧与U形结构(2)的内侧的距离均为3～10微米。
8.根据权利要求1所述的通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，其特征在于：
所述与可动框架(4)前、后侧相连接的折叠弹簧(5)的安装位置以可动框架(4)中心为对称，折叠弹簧(5)的线宽度为2～8微米。
9.根据权利要求1所述的通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，其特征在于：
所述可动框架(4)的线宽度为3～12微米。
10.根据权利要求1所述的通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，其特征在于：
所述的静电梳齿驱动器(6)的固定梳齿和活动梳齿的数量各为5～50，梳齿长度为20～200微米，宽度为3～10微米，相邻梳齿的间距为3～8微米。
CN201610298859.4A 2016-05-09 2016-05-09 一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器 Active CN105742767B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610298859.4A CN105742767B (zh) 2016-05-09 2016-05-09 一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610298859.4A CN105742767B (zh) 2016-05-09 2016-05-09 一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105742767A CN105742767A (zh) 2016-07-06
CN105742767B true CN105742767B (zh) 2018-07-03

Family

ID=56288883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610298859.4A Active CN105742767B (zh) 2016-05-09 2016-05-09 一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105742767B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106058390B (zh) * 2016-07-08 2018-09-11 桂林电子科技大学 一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带阻滤波器
CN106450613B (zh) * 2016-12-07 2020-08-07 桂林电子科技大学 一种双带动态可调的太赫兹带通滤波器
CN111162354B (zh) * 2020-01-16 2024-04-05 桂林电子科技大学 一种电控转换的太赫兹带通/带阻滤波器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101320187A (zh) * 2008-07-02 2008-12-10 中国科学院光电技术研究所 一种静电驱动的f-p腔mems波长可调滤波器
CN101666907A (zh) * 2009-09-29 2010-03-10 吉林大学 静电驱动的光波导和f-p腔可调谐光滤波器及制备方法
CN105241370A (zh) * 2015-10-19 2016-01-13 桂林电子科技大学 六面顶液压机健康监测方法及系统
CN105242395A (zh) * 2015-08-31 2016-01-13 西北工业大学 电磁驱动微机械可调谐珐珀滤波器及其制作方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101320187A (zh) * 2008-07-02 2008-12-10 中国科学院光电技术研究所 一种静电驱动的f-p腔mems波长可调滤波器
CN101666907A (zh) * 2009-09-29 2010-03-10 吉林大学 静电驱动的光波导和f-p腔可调谐光滤波器及制备方法
CN105242395A (zh) * 2015-08-31 2016-01-13 西北工业大学 电磁驱动微机械可调谐珐珀滤波器及其制作方法
CN105241370A (zh) * 2015-10-19 2016-01-13 桂林电子科技大学 六面顶液压机健康监测方法及系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"An approach for mechanically tunable,dynamic terahertz";Quan Li等;《Applied Physics A》;20120321;全文 *
"一种新型MEMS离面驱动器的设计与研究";任豪等;《MEMS器件与技术》;20090930;第46卷(第9期);全文 *
"静电排斥型微机电系统变形镜驱动器";胡放荣等;《强激光与粒子束》;20100131;第22卷(第1期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105742767A (zh) 2016-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105742767B (zh) 一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器
EP2300900B1 (de) Elektrodenanordnung für anzeigeeinrichtung
US20170250456A1 (en) Heatable window with a high-pass frequency selective surface
DE10333618B3 (de) Substrat mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung und einem Kommunikationsfenster
DE19739477B4 (de) Pyroelektrische Infrarotsensorvorrichtung
CN109642989B (zh) 光学模块和使用该光学模块的光学装置
DE3631427C2 (de) Bestrahlungsgerät
EP2795720B1 (de) Verbundscheibe mit antennenstruktur und integrierter schaltfläche
EP2766994A1 (de) Scheibe mit beleuchteter schaltfläche
CN106058390B (zh) 一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带阻滤波器
CN109309100A (zh) 薄膜晶体管、栅极驱动电路和显示面板
DE102014105949A1 (de) Lateral gekoppelter Resonatorfilter mit apodisierter Form
JPH02257676A (ja) 波長選択性受光素子
GB1346785A (en) Transparent panel
CN103367509B (zh) 一种太阳能电池及其形成方法
CN109390700B (zh) 混合结构超材料太赫兹宽带吸收器
DE102010031206B4 (de) Abstimmbares Fabry-Pérot-Filter und Verfahren zu seiner Herstellung
CN205911399U (zh) 一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带阻滤波器
CN106450613A (zh) 一种双带动态可调的太赫兹带通滤波器
CN108183338A (zh) 一种皇冠型可调控的等离子体超材料宽带吸波器
JP6639089B2 (ja) 車両用の窓ガラス
CN106298202B (zh) 一种片式抗电磁干扰高频电感元件
JP6709219B2 (ja) 車両用窓ガラス
CN208207763U (zh) 一种阵列基板的触控显示面板结构
JP6812825B2 (ja) ガラスアンテナ及び車両用窓ガラス

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant