[发明专利]一种复合波导结构可调太赫兹波窄带滤波器

说明书

本发明涉及一种太赫兹功能器件，特别是一种复合波导结构可调太赫兹波窄带滤波器。复合波导结构可调太赫兹波窄带滤波器，包括两个尺寸不同的周期结构圆柱状中空金属波导，波导a和波导b，两个波导轴向连接组合；复合波导管壁材料为低损耗金属，周期结构波导的结构参数是由色散曲线得到的。本发明体积小、结构简单、容易生产、操作简便；频带窄、所滤出的太赫兹电磁波的带宽可达到0.24MHz，透过率大于99％；无方向要求，滤波器双向可用；中心波长可以通过调节两个周期结构波导尺寸来控制，透过率可通过改变两个波导的周期个数来控制；滤波器为完全的金属闭合结构，避免了电磁辐射和介质损耗，不需要考虑封装问题。

技术领域

本发明涉及一种太赫兹功能器件，特别是一种复合波导结构可调太赫兹波窄带滤波器。

背景技术

太赫兹波技术在物理学、化学、通信、材料科学、生物学、医学、地球物理、天文学、环境科学及空间科学等方面有着重要的应用，要实现对太赫兹波技术的有效的实际应用，与之相关的太赫兹功能器件如传导、分束、滤波等器件至关重要。尤其是太赫兹通信及检测等应用领域迫切需要太赫兹窄带滤波及频分复用等损耗小、可集成的器件。

目前太赫兹滤波器主要基于二维光子晶体、超颖材料、表面等离子体等结构。国内外的研究都取得了不少成果。2010年美国莱斯大学的RajindMendis等人在Appl.Phys.Lett.发表文章“A tunable universal terahertz filter usingarti-ficialdielectrics based on parallel-platewaveguides”，研究了基于人造电介质的平行板波导的低通、高通、带通和带阻的太赫兹滤波器。2011年赵冬梅等在《红外》上发表文章《太赫兹波段可调窄带滤波器》，研究了基于亚波长阵列结构，最小带宽为0.04THz的可调谐的太赫兹滤波器。2011年天津大学的吕英进等人在《激光与红外》发表文章《基于液晶的可调谐太赫兹双折射滤波器的设计》，研究了液晶的可调谐的太赫兹双折射滤波器，实现了调谐范围0.691—0.866THz和透射带宽0.1THz的窄带输出。2012年Stefan F.Busch等人在Appl.Phys.Lett.发表文章“Optically gated tunable terahertz filters”，研究了基于衍射光栅和光控调节器原理、带宽可达到12GHz的太赫兹滤波器；2014年SamiyeMatloub等人在Optik上发表文章“The narrow band THz filter in metallic photoniccrystalslabframe-work:Design and investigation”，研究了基于金属光子晶体原理的带宽可达到3GHz的太赫兹波窄带滤波器。近些年也有很多相关专利发表，2011年何金龙等人发表了专利《一种基于硅基光子晶体结构的太赫兹波可调窄带滤波器》(专利申请号：201110187816.6)，提出了一种基于硅基光子晶体结构的太赫兹窄带滤波器，滤波范围在100GHz—10THz、带宽在500MHz以下可调；2012年刘埇等人发表了专利《一种基于MEMS工艺THz波段EMXT腔体滤波器》(专利申请号：201210580434.4)，提出了一种EMXT腔体滤波器，是基于太赫兹波段光子晶体结构的带通滤波器，工作的频带范围在0.45—0.55THz。上述这些结构的太赫兹滤波器与波导型滤波器相比，结构比较复杂、制作工艺难度较大，有的需要加热，空间结构抗干扰能力差、需要封装，造价相对比较昂贵。

在太赫兹系统中，太赫兹滤波器用于滤除环境噪声和不需要的频率成分，来提高系统的性能。本发明将提供一种复合波导型可调太赫兹波窄带滤波器。由于波导滤波器是完全的金属闭合结构，避免了电磁辐射和介质损耗，不需要考虑封装问题，相比于其他类型的滤波器有高Q值、低插损、功率容量大等特点。深入研究太赫兹波器件与技术有着重要的科学意义，并将对国民经济发展起到重要的推动作用。

发明目的

本发明的目的在于提供一种避免了电磁辐射和介质损耗，无需要考虑封装问题的复合波导结构可调太赫兹波窄带滤波器。

本发明的目的是这样实现的：