CN203367450U - 一种t形结构太赫兹滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种T形结构太赫兹滤波器，其特征在于：它包括太赫兹波输入端、太赫兹波输出端、T形结构排列的太赫兹波传输层和介质基底；所述T形结构排列的太赫兹波传输层通过光刻与所述介质基底连接，构成频率表面选择结构；以所述T形结构排列的太赫兹波传输层的输入端为所述太赫兹波输入端，以所述介质基底的输出端为所述太赫兹波输出端；所述T形结构排列的太赫兹波传输层包括横纵向排列的M×N个T形金属周期性结构，其中M和N均为大于30的自然数。本实用新型成本低、频带宽、制作简单并且具有良好的频率选择性。本实用新型可以广泛在太赫兹波段通信系统中应用。

Description

一种T形结构太赫兹滤波器

技术领域

本实用新型涉及太赫兹通信领域，特别是关于一种用于太赫兹波段通信系统的T形结构太赫兹滤波器。

背景技术

太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波，介于微波与红外之间，但由于太赫兹源和探测器的限制，这一波段的研究成果比较少，因而又被称为太赫兹间隙。如今，随着技术的发展，获得宽带稳定的脉冲太赫兹源已成为一种准常规技术，太赫兹技术开始广泛应用于宽带通信、物体成像、环境监测、安全检查、医疗诊断等方面，太赫兹波独特物理特性决定了它具有重要的科研价值和广阔的应用前景。太赫兹系统主要由辐射源、探测器和各种功能器件组成。在实际应用中，由于环境噪声以及应用需要的限制，需要滤除不需要的频率范围和噪声，提高系统性能，因而作为太赫兹系统核心元件之一的太赫兹滤波器具有重要的研究价值。

目前太赫兹滤波器主要分为光子晶体太赫兹滤波器、表面等离子体太赫兹滤波器、量子阱结构太赫兹滤波器和基于频率选择表面的太赫兹滤波器。对于频率选择表面的太赫兹滤波器目前还处于研究当中，实际制作过程比较困难，成本较高，对加工工艺要求比较高。因此低成本、宽频带、易制作，具有良好频率选择性的可调谐太赫兹滤波器亟待提出。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种T形结构太赫兹滤波器，其成本低、频带宽、制作简单并且具有良好的频率选择性。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种T形结构太赫兹滤波器，其特征在于：它包括太赫兹波输入端、太赫兹波输出端、T形结构排列的太赫兹波传输层和介质基底；所述T形结构排列的太赫兹波传输层通过光刻与所述介质基底连接，构成频率表面选择结构；以所述T形结构排列的太赫兹波传输层的输入端为所述太赫兹波输入端，以所述介质基底的输出端为所述太赫兹波输出端；所述T形结构排列的太赫兹波传输层包括横纵向排列的M×N个T形金属周期性结构，其中M和N均为大于30的自然数。

每个所述T形金属周期性结构均由上侧金属臂和下侧金属臂按T形状排列组成。

所述上侧金属臂的结构为矩形，长度为70～110um，宽度为10～50um；所述下侧金属臂的结构也为矩形，长度为10～50um，宽度为60～90um。

每两个相邻的所述T形金属周期性结构之间的间距为90～150um。

所述T形结构排列的太赫兹波传输层的材料为钼，所述介质基底的材料为硅。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型由于采用由T形结构排列的太赫兹波传输层和介质基底连接构成频率表面选择结构，因此实现了宽频带、频率选择性良好的性能。2、本实用新型由于在T形结构排列的太赫兹波传输层和介质基底之间采用了光刻加工工艺，因此简化了制作加工过程，具有易制作的优点。3、本实用新型由于在T形结构排列的太赫兹波传输层采用周期性T形结构，因此实现了结构简单，尺寸小，重量轻。本实用新型可以广泛在太赫兹波段通信系统中应用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的T形结构排列的太赫兹波传输层示意图；

图3是本实用新型的T形金属周期性结构示意图；

图4是本实用新型的性能曲线示意图，其中，虚线表示回波损耗曲线S11，实线表示插入损耗曲线S21，横轴表示太赫兹波频率，单位为THz，纵轴表示传输性能，单位为dB。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

如图1所示，本实用新型包括太赫兹波输入端1、太赫兹波输出端2、T形结构排列的太赫兹波传输层3和介质基底4。其中T形结构排列的太赫兹波传输层3通过光刻与介质基底4连接，构成频率表面选择结构。以T形结构排列的太赫兹波传输层3的输入端为太赫兹波输入端1，以介质基底4的输出端为太赫兹波输出端2。

如图2所示，T形结构排列的太赫兹波传输层3包括横纵向排列的M×N个T形金属周期性结构5，其中M和N均为大于30的自然数。每两个相邻的T形金属周期性结构5之间的间距为90～150um。

上述实施例中，如图3所示，每个T形金属周期性结构5均由上侧金属臂6和下侧金属臂7按T形状排列组成。其中，上侧金属臂6的结构为矩形，长度为70～110um，宽度为10～50um；下侧金属臂7的结构亦为矩形，长度为10～50um，宽度为60～90um。

上述各实施例中，T形结构排列的太赫兹波传输层3的材料为钼，介质基底4的材料为硅。

上述各实施例中，本实用新型的光刻可以采用化学刻蚀或物理刻蚀，将金属图形传递到介质层上，形成有效图形窗口或功能图形。

本实用新型的工作原理如下：太赫兹波从太赫兹波输入端1输入，经过T形结构排列的太赫兹波传输层3和介质基底4组成的频率表面选择结构，只允许一定频率的太赫兹波到达太赫兹波输出端2，并由太赫兹波输出端2输出。

下面通过具体实施例对本实用新型的工作原理作进一步介绍。

实施例1：本实施例中T形结构太赫兹滤波器的参数设置如下：由于M、N均为大于30的自然数，为了形成周期性的结构本实用新型选取M、N均为100，设定T形金属周期性结构的横向周期为100um，纵向周期为112.5um，T形上侧金属臂长度为90um，宽度为25um，下侧金属臂长度为25um，宽度为77.5um；介质基底4为硅材料，太赫兹波传输层3采用钼质材料。

输入太赫兹波到本实施例的T形结构太赫兹滤波器中，得到太赫兹滤波器性能曲线（如图4所示），其中，回波损耗曲线S11是指入射能量的一部分被反射回到信号源，即太赫兹波输入端1反射的太赫兹波能量与太赫兹波输入端1输入的太赫兹波能量的比值和太赫兹频率的对应关系；插入损耗曲线S21是指入射能量的一部分到达输出端，即太赫兹波输出端2输出的太赫兹波的能量与太赫兹波输入端1输入的太赫兹波能量的比值和太赫兹频率的对应关系。

如图4所示，通过计算本实施例的带宽、谐振点、插入损耗和回波损耗可以证明本实施例的T形结构太赫兹滤波器具有较宽的带宽和良好的滤波特性。其中，带宽是指10dB带宽，其计算方法如下：当纵坐标-10dB时，在插入损耗曲线S21上可得到两个点，这两个点的横坐标分别为f1和f2，f2-f1就是T形结构太赫兹滤波器的带宽；谐振点是指插入损耗曲线S21上衰减最大的点，也就是插入损耗曲线S21上的最低点，其坐标为（0.48-42），由此可知T形结构太赫兹滤波器的中心频率点为0.48THz，即T形结构太赫兹滤波器在0.48THz处有较深的衰减；插入损耗可通过插入损耗曲线S21上谐振点的纵坐标得到，其值为-42dB，由此可知T形结构太赫兹滤波器的阻带性能较好，具有较好的滤波特性；回波损耗可通过回波损耗曲线S11得到，其值为中心频率点0.48THz在回波损耗曲线S11上所对应的传输性能值，如图4所示，其值为-0.07dB，由此可知T形结构太赫兹滤波器的反射性能较强，透射较小，具有较好的滤波特性。

综上所述，在太赫兹通信系统中，需要不同谐振频率的太赫兹滤波器，以满足不同频段的太赫兹通信系统的要求。本实用新型可以通过调节T形结构排列的太赫兹波传输层3中的T形金属周期性结构5的尺寸和间距，实现谐振频率的改变，从而达到可调谐的效果。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (6)

1.一种T形结构太赫兹滤波器，其特征在于：它包括太赫兹波输入端、太赫兹波输出端、T形结构排列的太赫兹波传输层和介质基底；所述T形结构排列的太赫兹波传输层通过光刻与所述介质基底连接，构成频率表面选择结构；以所述T形结构排列的太赫兹波传输层的输入端为所述太赫兹波输入端，以所述介质基底的输出端为所述太赫兹波输出端；所述T形结构排列的太赫兹波传输层包括横纵向排列的M×N个T形金属周期性结构，其中M和N均为大于30的自然数。

2.如权利要求1所述的一种T形结构太赫兹滤波器，其特征在于：每个所述T形金属周期性结构均由上侧金属臂和下侧金属臂按T形状排列组成。

3.如权利要求2所述的一种T形结构太赫兹滤波器，其特征在于：所述上侧金属臂的结构为矩形，长度为70～110um，宽度为10～50um；所述下侧金属臂的结构也为矩形，长度为10～50um，宽度为60～90um。

4.如权利要求1或2或3所述的一种T形结构太赫兹滤波器，其特征在于：每两个相邻的所述T形金属周期性结构之间的间距为90～150um。

5.如权利要求1或2或3所述的一种T形结构太赫兹滤波器，其特征在于：所述T形结构排列的太赫兹波传输层的材料为钼，所述介质基底的材料为硅。

6.如权利要求4所述的一种T形结构太赫兹滤波器，其特征在于：所述T形结构排列的太赫兹波传输层的材料为钼，所述介质基底的材料为硅。

Images