CN202034458U - 周期性异向开口四口形镂空结构的太赫兹波滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种周期性异向开口四口形镂空结构的太赫兹波滤波器。异向开口四口形镂空结构传输层与基体相连，异向开口四口形镂空结构传输层包括N×N个异向开口四口形镂空周期单元，其中，N是自然数，异向开口四口形镂空周期单元由4个异向开口的U形镂空结构组成，U形镂空结构包括第一矩形镂空结构，第二矩形镂空结构和第三矩形镂空结构，第三矩形镂空结构分别与第一矩形镂空结构，第二矩形镂空结构垂直相连；信号从信号输入端输入，依次经过异向开口四口形镂空结构传输层、基体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

周期性异向开口四口形镂空结构的太赫兹波滤波器

技术领域

本实用新型涉及滤波器，尤其涉及一种周期性异向开口四口形镂空结构的太赫兹波滤波器。 

背景技术

太赫兹波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，它是频率在0.1T~10THz（波长为3000~30μm）范围内的电磁波其长波段方向与毫米波（亚毫米波）相重合，而在短波段方向与红外线相重合。由于其频率范围处于电子学和光子学的交叉区域，太赫兹波的理论研究处在经典理论和量子跃迁理论的过渡区，其性质表现出一系列不同于其它电磁辐射的特殊性，从而可以应用于成像、通信、医学和天文等多个领域。虽然太赫兹波的产生和探测技术只在近几年才取得一定的成果，而且目前还没有适当功率的小型化商品出现。但太赫兹技术的应用早已得到同步开展，这主要归功于太赫兹波在某些应用领域的不可替代性。随着量子级联激光器、自由电子激光器、光波差频方法以及通过光整流等产生较大功率的连续太赫兹波方法的出现，以及超外差式和直接探测器的研究等太赫兹探测方面的进展，太赫兹技术逐渐成为世界范围内广泛研究的热点。目前世界上很多国家都积极地开展太赫兹方面的研究，在国内很多高校和研究所从事太赫兹研究。 

太赫兹系统主要由辐射源、探测器件和各种功能器件组成。在实际应用中，由于应用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，提高系统的性能，因而太赫兹波滤波器在实际中有重要的应用。 

现今国内外研究的并提出过的太赫兹波滤波器结构主要基于光子晶体、表面等离子体等结构，这些结构往往很复杂，而且在实际制作过程中困难重重，成本较高，对加工工艺和加工环境要求也高。所以迫切需要提出结构简单、尺寸小、便于加工制作的太赫兹波滤波器来支撑太赫兹波应用领域的发展。 

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种周期性异向开口四口形镂空结构的太赫兹波滤波器。 

周期性异向开口四口形镂空结构的太赫兹波滤波器包括信号输入端、信号输出端、异向开口四口形镂空结构传输层、基体；异向开口四口形镂空结构传输层与基体相连，异向开口四口形镂空结构传输层包括N×N个异向开口四口形镂空周期单元，其中，N是自然数，异向开口四口形镂空周期单元由4个异向开口的U形镂空结构组成，U形镂空结构包括第一矩形镂空结构，第二矩形镂空结构和第三矩形镂空结构，第三矩形镂空结构分别与第一矩形镂空结构，第二矩形镂空结构垂直相连；信号从信号输入端输入，依次经过异向开口四口形镂空结构传输层、基体之后到达信号输出端，实现对信号进行滤波。 

所述的两个相邻异向开口四口形镂空周期单元的间距为380~420μm。所述的第一矩形镂空结构和第二矩形镂空结构的尺寸大小相等，长为140~160μm，宽为40~60μm，第三矩形镂空结构的长为100~120μm，宽为40~60μm。所述的U形镂空结构的间距为80~100μm。所述的基体的材料为高阻硅材料，异向开口四口形镂空结构传输层（3）的材料为铜。 

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是周期性异向开口四口形镂空结构的太赫兹波滤波器的结构示意图； 

图2是本实用新型的异向开口四口形镂空传输层的结构示意图；

图3是本实用新型的U形镂空结构的结构示意图；

图4是本实用新型的太赫兹波滤波器性能曲线。

具体实施方式

如图1~4所示，周期性异向开口四口形镂空结构的太赫兹波滤波器包括信号输入端1、信号输出端2、异向开口四口形镂空结构传输层3、基体5；异向开口四口形镂空结构传输层3与基体5相连，异向开口四口形镂空结构传输层3包括N×N个异向开口四口形镂空周期单元4，其中，N是自然数，异向开口四口形镂空周期单元4由4个异向开口的U形镂空结构6组成，U形镂空结构6包括第一矩形镂空结构7，第二矩形镂空结构8和第三矩形镂空结构9，第三矩形镂空结构9分别与第一矩形镂空结构7，第二矩形镂空结构8垂直相连；信号从信号输入端1输入，依次经过异向开口四口形镂空结构传输层3、基体5之后到达信号输出端2，实现对信号进行滤波。 

所述的两个相邻异向开口四口形镂空周期单元4的间距为380~420μm。所述的第一矩形镂空结构7和第二矩形镂空结构8的尺寸大小相等，长为140~160μm，宽为40~60μm，第三矩形镂空结构9的长为100~120μm，宽为40~60μm。所述的U形镂空结构6的间距为80~100μm。所述的基体5的材料为高阻硅材料，异向开口四口形镂空结构传输层3的材料为铜。 

实施例1，设定各参数值如下： 

结构个数N为80个，结构周期为390μm，第一矩形镂空结构7和第二矩形镂空结构8的长为150μm，宽为50μm，第三矩形镂空结构9的长为110μm，宽为50μm。周期性异向开口四口形镂空结构的太赫兹波滤波器的基体是高阻硅材料，传输层结构是铜质材料。该滤波器的中心频率点为0.73THz，该点的回波损耗S11为-39dB，插入损耗S21为-0.2dB。

Claims (5)

1.一种周期性异向开口四口形镂空结构的太赫兹波滤波器，其特征在于包括信号输入端（1）、信号输出端（2）、异向开口四口形镂空结构传输层（3）、基体（5）；异向开口四口形镂空结构传输层（3）与基体（5）相连，异向开口四口形镂空结构传输层（3）包括N×N个异向开口四口形镂空周期单元（4），其中，N是自然数，异向开口四口形镂空周期单元（4）由4个异向开口的U形镂空结构(6)组成，U形镂空结构(6)包括第一矩形镂空结构（7），第二矩形镂空结构（8）和第三矩形镂空结构（9），第三矩形镂空结构（9）分别与第一矩形镂空结构（7），第二矩形镂空结构（8）垂直相连；信号从信号输入端（1）输入，依次经过异向开口四口形镂空结构传输层（3）、基体（5）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所述的一种周期性异向开口四口形镂空结构的太赫兹波滤波器，其特征在于所述的两个相邻异向开口四口形镂空周期单元（4）的间距为380~420μm。

3.根据权利要求1所述的一种周期性异向开口四口形镂空结构的太赫兹波滤波器，其特征在于所述的第一矩形镂空结构（7）和第二矩形镂空结构（8）的尺寸大小相等，长为140~160μm，宽为40~60μm，第三矩形镂空结构（9）的长为100~120μm，宽为40~60μm。

4.根据权利要求1所述的一种周期性异向开口四口形镂空结构的太赫兹波滤波器，其特征在于所述的U形镂空结构(6)的间距为80~100μm。

5.根据权利要求1所述的一种周期性异向开口四口形镂空结构的太赫兹波滤波器，其特征在于所述的基体（5）的材料为高阻硅材料，异向开口四口形镂空结构传输层（3）的材料为铜。

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