CN202034455U - 周期性梅花形镂空结构的硅光子晶体太赫兹波滤波器 - Google Patents

周期性梅花形镂空结构的硅光子晶体太赫兹波滤波器 Download PDF

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张宝月
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Abstract

本实用新型公开了一种周期性梅花形镂空结构的硅光子晶体太赫兹波滤波器。它包括信号输入端、信号输出端、硅光子晶体平板传输层；硅光子晶体平板传输层包括均布的N个孔状镂空结构,任意6个按等边六边形排列的孔状镂空结构及该六边形中心点上的孔状镂空结构组合成梅花形镂空周期单元；信号从信号输入端输入，经过硅光子晶体平板传输层之后到达信号输出端，实现对信号进行滤波。本实用新型具有频率选择性高、带宽大、结构简单、尺寸小、体积小、重量轻、节约材料、便于制作及易于集成等优点。

Description

周期性梅花形镂空结构的硅光子晶体太赫兹波滤波器
技术领域
本实用新型涉及滤波器，尤其涉及一种周期性梅花形镂空结构的硅光子晶体太赫兹波滤波器。
背景技术
THz辐射是指波长在0.03~3mm，频率在0.1~10THz，典型中心频率为 1THz的电磁波，位于微波和红外波段之间。长期以来由于缺乏有效的产生和探测手段，THz波科学技术发展滞缓。近十几年来，随着超快激光及其相关技术的迅速发展，连续可调的THz脉冲波的产生已经不再困难，THz波段应用技术在生物、医疗、环境、农业等领域的研究也在逐步展开。国际科技界公认，THz波段是一个非常重要的尚未开发的前沿领域。2004年2月，美国技术评论期刊公布了未来影响世界的十大关键技术，THz科学技术位列第五。2005年11月，我国以“太赫兹科学技术的新发展”为主题召开了第270次香山科学会议，会议指出，“太赫兹和纳米科技同样重要，一定会对人类的生活带来很大的影响，对国民经济发展将带来重要的推动作用”。
太赫兹波滤波器作为太赫兹系统中不可缺少的功能器件之一，在实际应用中有非常重要的作用。目前太赫兹波滤波器结构主要超颖材料、表面等离子体等结构，虽然这些滤波器的加工制作技术已经比较成熟，可是由它们的结构往往难于在实际中制作，成本较高，对加工工艺和加工环境要求也高，因此迫切需要研究出结构简单、尺寸小、便于制作的太赫兹波滤波器来满足太赫兹波应用的要求。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种周期性梅花形镂空结构的硅光子晶体太赫兹波滤波器。
周期性梅花形镂空结构的硅光子晶体太赫兹波滤波器包括信号输入端、信号输出端、硅光子晶体平板传输层；硅光子晶体平板传输层包括均布的N个孔状镂空结构,任意6个按等边六边形排列的孔状镂空结构及该六边形中心点上的孔状镂空结构组合成梅花形镂空周期单元；信号从信号输入端输入，经过硅光子晶体平板传输层之后到达信号输出端，实现对信号进行滤波。
所述的两个相邻孔状镂空结构的间距为200~500μm，即孔周期为200~500μm。所述的孔状镂空结构的半径为70~175μm。所述的梅花形镂空周期单元中，等边六边形中心点到该六边形边上任意两个相邻孔状镂空结构中心点所在直线的距离为孔周期的0.866倍。所述的硅光子晶体平板传输层的材料为高阻硅，厚度为200~500μm。
本实用新型具有频率选择性高、带宽大、结构简单、尺寸小、体积小、重量轻、节约材料、便于制作及易于集成等优点。
附图说明
图1是周期性梅花形镂空结构的硅光子晶体太赫兹波滤波器结构示意图；
图2是本实用新型的硅光子晶体平板传输层结构示意图；
图3是本实用新型的梅花形镂空周期单元结构示意图；
图4是本实用新型梅花形镂空周期单元尺寸说明图；
图5是周期性梅花形镂空结构的硅光子晶体太赫兹波滤波器的性能曲线。
具体实施方式
如图1~4所示，周期性梅花形镂空结构的硅光子晶体太赫兹波滤波器包括信号输入端1、信号输出端2、硅光子晶体平板传输层3；硅光子晶体平板传输层3包括均布的N个孔状镂空结构5,任意6个按等边六边形排列的孔状镂空结构5及该六边形中心点上的孔状镂空结构5组合成梅花形镂空周期单元4；信号从信号输入端1输入，经过硅光子晶体平板传输层3之后到达信号输出端2，实现对信号进行滤波。
所述的两个相邻孔状镂空结构5的间距为200~500μm，即孔周期为200~500μm。所述的孔状镂空结构5的半径为70~175μm。所述的梅花形镂空周期单元4中，等边六边形中心点到该六边形边上任意两个相邻孔状镂空结构5中心点所在直线的距离为孔周期的0.866倍。所述的硅光子晶体平板传输层3的材料为高阻硅，厚度为200~500μm。
实施例1
硅光子晶体平板材料为高阻硅，厚度为500μm，电阻率为10000Ωcm，折射率为3.42，长度方向为30个周期，宽度方向为21个周期，孔周期a为300μm，孔半径r为105μm，h为259.8μm。该太赫兹波滤波器的中心频率点为1.255THz，该点的回波损耗S11为23%，插入损耗S21为92.06%。

Claims (5)

1.一种周期性梅花形镂空结构的硅光子晶体太赫兹波滤波器，其特征在于包括信号输入端（1）、信号输出端（2）、硅光子晶体平板传输层（3）；硅光子晶体平板传输层（3）包括均布的N个孔状镂空结构（5）,任意6个按等边六边形排列的孔状镂空结构（5）及该六边形中心点上的孔状镂空结构（5）组合成梅花形镂空周期单元（4）；信号从信号输入端（1）输入，经过硅光子晶体平板传输层（3）之后到达信号输出端（2），实现对信号进行滤波。
2.根据权利要求1所述的一种周期性梅花形镂空结构的硅光子晶体太赫兹波滤波器，其特征在于所述的两个相邻孔状镂空结构（5）的间距为200~500μm，即孔周期为200~500μm。
3.根据权利要求1所述的一种周期性梅花形镂空结构的硅光子晶体太赫兹波滤波器，其特征在于所述的孔状镂空结构（5）的半径为70~175μm。
4.根据权利要求1或2所述的一种周期性梅花形镂空结构的硅光子晶体太赫兹波滤波器，其特征在于所述的梅花形镂空周期单元（4）中，等边六边形中心点到该六边形边上任意两个相邻孔状镂空结构（5）中心点所在直线的距离为孔周期的0.866倍。
5.根据权利要求1所述的一种周期性梅花形镂空结构的硅光子晶体太赫兹波滤波器，其特征在于所述的硅光子晶体平板传输层（3）的材料为高阻硅，厚度为200~500μm。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103515711A (zh) * 2013-10-23 2014-01-15 哈尔滨工业大学 一种基于随机金属网栅的透红外辐射微带天线
CN106785254A (zh) * 2016-12-23 2017-05-31 中国计量大学 二硫化钼薄膜条带结构可调太赫兹波滤波器
CN106772740A (zh) * 2016-12-02 2017-05-31 兰州大学 一种用于热光电池的光子晶体过滤器及其应用
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RU2758663C1 (ru) * 2020-12-23 2021-11-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" Многоканальный фильтр с пространственной селекцией на основе двумерного магнонного кристалла

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