[发明专利]带有弓形谐振腔结构的太赫兹光子晶体带通滤波器

权利要求书

1.一种带有弓形谐振腔结构的太赫兹光子晶体带通滤波器，其特征在于，包括二维光子晶体(1)、输入波导(2)、谐振腔(3)及输出波导(4)；其中，所述二维光子晶体(1)是一系列圆形介质柱呈正方晶格周期性分布的光子晶体，在该二维光子晶体(1)中去掉两半排水平排列的介质柱形成输入波导(2)，在输入波导的右端垂直向下去掉两半排介质柱来形成输出波导(4)，输入波导(2)和输出波导(4)相交位置设置有一个谐振腔(3)，所述输入波导(2)和输出波导(4)相邻两侧一排的介质柱呈长方形介质柱排列，其余介质柱呈圆形介质柱均匀分布在传输波导的上下左右两侧；

所述谐振腔(3)为一个弓形的微谐振腔结构，它是由两个内部介质柱(5)和六个散射介质柱(6)构成，其中两个内部介质柱(5)呈45°斜对称分布在谐振腔中心位置，在谐振腔(3)的上部和右部分别去除几根介质柱，然后在上部水平排列三个散射介质柱(6)，在右部竖直排列三个散射介质柱，内部介质柱(5)和散射介质柱(6)具有同种介电常数和相同的尺寸。

2.根据权利要求1所述的带有弓形谐振腔结构的太赫兹光子晶体带通滤波器，其特征在于，当太赫兹波通过输入波导(2)传输到谐振腔(3)时，只有符合缺陷态模式的频率才能耦合输出，实现375-425GHz频率范围内的宽频段滤波。

3.根据权利要求1所述的带有弓形谐振腔结构的太赫兹光子晶体带通滤波器，其特征在于，所述二维光子晶体(1)以12×12阵列沿着X-Z面呈正方晶格周期排列，所述输入波导(2)和输出波导(4)的端口大小和标准WR2.8波导端口大小一致，介质柱高度最优设置为h＝365μm，介质柱半径r₀可根据公式r₀＝τ*a确定，其中，a为晶格常数，介质柱比率τ＝5。

4.根据权利要求3所述的带有弓形谐振腔结构的太赫兹光子晶体带通滤波器，其特征在于，所述的内部介质柱(5)和散射介质柱(6)具有同种介电常数ε₁和相同的尺寸r₁，根据关系式Δ＝r₀±10优化相关参数，Δ＝m，n，r₁，得到优化后的长度m，宽度n以及谐振腔内介质柱半径r₁依次为80μm，70μm，30μm。

5.根据权利要求4所述的带有弓形谐振腔结构的太赫兹光子晶体带通滤波器，其特征在于，所述内部介质柱(5)和散射介质柱(6)的材料为非线性晶体铌酸锂L_iN_bO₃。

6.根据权利要求1-5之一所述的带有弓形谐振腔结构的太赫兹光子晶体带通滤波器，其特征在于，所述输入波导(2)输入的信号为径向高斯分布的太赫兹波。