[实用新型]太赫兹波段石墨烯光子晶体滤波器结构

说明书

本实用新型提出一种太赫兹波段石墨烯光子晶体滤波器结构，其特征在于，包括：基板和贴覆在基板正面的分形缝隙‑石墨烯光子晶体复合结构；所述分形缝隙‑石墨烯光子晶体复合结构使用导电区域可分割为多个小正方形导电区域的石墨烯光子晶体结构，每个所述小正方形导电区域设有分形缝隙结构。本实用新型具备通带频率宽度较大、过渡带频率宽度较小、阻带衰减较大等优点，工作性能稳定，在太赫兹波段设备中具有广阔的应用前景。

技术领域

本实用新型属于太赫兹滤波器领域，尤其涉及一种太赫兹波段石墨烯光子晶体滤波器结构。

背景技术

太赫兹波的波长大于30微米而小于3毫米，频率高于微波而低于红外波。1太赫兹对应的光子能量约为4.14 mcV，宇宙射线的大部分能量都位于太赫兹波段。太赫兹技术的发展在上个世纪曾经受限于太赫兹波源和探测设备的研发滞后。上世纪八十年代后，随着太赫兹波源和探测设备的技术取得突破，太赫兹技术得到了飞速的发展。太赫兹波具有许多独特的性质，使其在许多应用领域具备不可替代的优势。太赫兹波能量较低，可以在不伤害被检测对象的情况下用于活体检测，在生物医学领域有广阔的应用前景；太赫兹波频率是微波的500-1000倍，将其用于无线通信，可以大大提高通信带宽和信号传输速率；太赫兹波穿透能力强、成像精度高，在远程环境监控、人流密集区域安全监测等领域有着巨大的应用潜力。

太赫兹波的实际应用需要性能优异的太赫兹波传输和处理装置。太赫兹波段带通滤波器是一种重要的太赫兹波段信号处理设备，它具有频率选择功能，能够允许特定频段的信号通过，并将该频段之外的输入信号其他频率分量衰减到极低水平。带通滤波器的性能水平，对太赫兹波段信号处理有着重要意义，直接决定了太赫兹波段设备的性能好坏。一款高性能太赫兹波段带通滤波器应满足的性能指标是：通带中心频率在1 THz附近，通带最大衰减小于3 dB、阻带最小衰减大于30 dB时，通带频率宽度达到0.2 THz以上，两个过渡带频率宽度均小于0.05 THz。

光子晶体结构是由一种介质在另一种介质中周期性排布组成的新型光学材料，其最重要的性质是能够产生光子带隙，频率位于光子带隙中的电磁波将被阻止传播。石墨烯是由碳原子组成的单层石墨，具有非常好的导热性、透光性，而且具有高强度、超轻薄、超大表面积等特性。石墨烯具有很高的载流子迁移率，具有很好的导电性。

与本专利相关的专利包括：ZL201620290721.5、ZL201621301269.4。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足和空白，本实用新型采用以下技术方案：

一种太赫兹波段石墨烯光子晶体滤波器结构，其特征在于，包括：基板和贴覆在基板正面的分形缝隙-石墨烯光子晶体复合结构；所述分形缝隙-石墨烯光子晶体复合结构使用导电区域可分割为多个小正方形导电区域的石墨烯光子晶体结构，每个所述小正方形导电区域设有分形缝隙结构。

优选地，所述分形缝隙-石墨烯光子晶体复合结构的大小为70 μm±1 μm×70 μm±1 μm。

优选地，所述石墨烯光子晶体结构为矩形石墨烯光子晶体结构。

优选地，所述石墨烯光子晶体结构由7行7列共49个大小为10 μm×10 μm的小正方形区域组成，其中第2行第2列、第2行第4列、第2行第6列、第4行第2列、第4行第4列、第4行第6列、第6行第2列、第6行第4列、第6行第6列共9个小正方形区域为小正方形孔，其余40个小正方形区域为小正方形导电区域。

优选地，所述分形缝隙结构是在大小为10 μm×10 μm的小正方形导电区域中，开出线宽为0.2 μm的希尔伯特分形缝隙所形成。

优选地，所述分形缝隙结构使用1阶和/或2阶和/或3阶希尔伯特分形结构。