多頻段太赫茲波濾波器的制作方法

本發明涉及太赫茲濾波器，尤其涉及一種多頻段太赫茲波濾波器。

背景技術：

二十一世紀被認為是太赫茲技術蓬勃發展的時代。目前，世界許多國家和地區的政府、企業、研究機構和大學紛紛投入到太赫茲波的研發熱潮之中。我國自香山科技會議之后也有了太赫茲波技術的發展規劃。太赫茲波(Terahertz，THz)又稱為T射線，通常是指0.1THz到10THz波段的電磁波，它是電磁波譜中最后一個未被全面認識與利用的頻率窗口。太赫茲波在頻譜上的特殊位置賦予其很多優越特性，使其具有非常重要的學術價值和應用價值，其中太赫茲通信是太赫茲的一個重要應用，特別是太赫茲無線通信技術。太赫茲技術科學不僅是科學技術發展中的重要基礎問題，又是新一代信息產業以及基礎科學發展的重大需求。高效的太赫茲輻射源和成熟的檢測技術是推動太赫茲技術科學發展和應用的首要條件，但太赫茲技術的廣泛應用離不開滿足不同應用領域要求的實用化功能器件的支撐。在太赫茲通信、多譜成像、物理、化學等眾多應用系統中，對太赫茲波導、開關、偏振分束器、濾波及功分等功能器件的需求是迫切的。

太赫茲波通信與微波射頻通信相比，太赫茲頻段帶寬更大，可提供高達10GB/s的無線傳輸速率；太赫茲波具有更好的保密性和抗干擾性，在國家安全領域有著重要的應用，然而現有的太赫茲波濾波器大都存在著結構復雜、濾波性能低、濾波頻率單一、成本高等諸多缺點，所以研究結構簡單、成本低、尺寸小的太赫茲波濾波器意義重大。

技術實現要素：

本發明提供一種結構簡單、濾波性能高的多頻段太赫茲波濾波器。技術方案如下：

一種多頻段太赫茲波濾波器，其特征在于包括第一圓形介質柱12及位于呈二維正方形周期排列的第一圓形介質柱12之間的信號輸入端1、第一信號輸出端2、第二信號輸出端3、第三信號輸出端4、第一折線波導5、直線波導6、第二折線波導7、第一諧振腔8、第二諧振腔9、橢圓形介質柱10、第二圓形介質柱11，在去除部分二維周期排列的第一圓形介質柱12后形成了第一折線波導5、直線波導6和第二折線波導7，第一諧振腔8由第一圓形介質柱12和橢圓形介質柱10周期排列組成，第二諧振腔9由第一圓形介質柱12和第二圓形介質柱11周期排列組成；第一折線波導5、直線波導6、第二折線波導7自上而下順次排列，第一諧振腔8位于第一折線波導5和直線波導6之間、第二諧振腔9位于第二折線波導7和直線波導6之間，第一折線波導5的右端設有第一信號輸出端2，直線波導6右端設有第二信號輸出端3，直線波導6右端左端設有第一信號輸入端1，第二折線波導7的右端設有第三信號輸出端4；太赫茲波從信號輸入端1輸入，由于第一諧振腔8和第二諧振腔9的諧振頻率不同，不同頻段的太赫茲波回分別從第一信號輸出端2、第二信號輸出端3和第三信號輸出端3輸出，實現多頻段濾波功能。

所述的第一圓形介質柱12的材料為硅，折射率為3.4，第一圓形介質柱12半徑為5～7μm，第一圓形介質柱12排列的周期為29～31μm。所述的第一諧振腔8中橢圓形介質柱10的材料為硅，折射率為3.4，長軸為17～19μm，短軸為5～7μm。所述的第二諧振腔9中第二圓形介質柱11的材料為硅，折射率為3.4，半徑為16～18μm。

本發明的多頻段太赫茲波濾波器具有結構簡單緊湊，濾波性能高，尺寸小，體積小，便于制作等優點，滿足在太赫茲波成像、醫學診斷、太赫茲波通信等領域應用的要求。

附圖說明

圖1是多頻段太赫茲波濾波器的二維結構示意圖；

圖2是多頻段太赫茲波濾波器各個輸出端輸出功率圖。

具體實施方式

如圖1所示一種多頻段太赫茲波濾波器，其特征在于包括第一圓形介質柱12及位于呈二維正方形周期排列的第一圓形介質柱12之間的信號輸入端1、第一信號輸出端2、第二信號輸出端3、第三信號輸出端4、第一折線波導5、直線波導6、第二折線波導7、第一諧振腔8、第二諧振腔9、橢圓形介質柱10、第二圓形介質柱11，在去除部分二維周期排列的第一圓形介質柱12后形成了第一折線波導5、直線波導6和第二折線波導7，第一諧振腔8由第一圓形介質柱12和橢圓形介質柱10周期排列組成，第二諧振腔9由第一圓形介質柱12和第二圓形介質柱11周期排列組成；第一折線波導5、直線波導6、第二折線波導7自上而下順次排列，第一諧振腔8位于第一折線波導5和直線波導6之間、第二諧振腔9位于第二折線波導7和直線波導6之間，第一折線波導5的右端設有第一信號輸出端2，直線波導6右端設有第二信號輸出端3，直線波導6右端左端設有第一信號輸入端1，第二折線波導7的右端設有第三信號輸出端4；太赫茲波從信號輸入端1輸入，由于第一諧振腔8和第二諧振腔9的諧振頻率不同，不同頻段的太赫茲波回分別從第一信號輸出端2、第二信號輸出端3和第三信號輸出端3輸出，實現多頻段濾波功能。

所述的第一圓形介質柱12的材料為硅，折射率為3.4，第一圓形介質柱12半徑為5～7μm，第一圓形介質柱12排列的周期為29～31μm。所述的第一諧振腔8中橢圓形介質柱10的材料為硅，折射率為3.4，長軸為17～19μm，短軸為5～7μm。所述的第二諧振腔9中第二圓形介質柱11的材料為硅，折射率為3.4，半徑為16～18μm。

實施例1

如圖1所示一種多頻段太赫茲波濾波器，其特征在于包括第一圓形介質柱12及位于呈二維正方形周期排列的第一圓形介質柱12之間的信號輸入端1、第一信號輸出端2、第二信號輸出端3、第三信號輸出端4、第一折線波導5、直線波導6、第二折線波導7、第一諧振腔8、第二諧振腔9、橢圓形介質柱10、第二圓形介質柱11，在去除部分二維周期排列的第一圓形介質柱12后形成了第一折線波導5、直線波導6和第二折線波導7，第一諧振腔8由第一圓形介質柱12和橢圓形介質柱10周期排列組成，第二諧振腔9由第一圓形介質柱12和第二圓形介質柱11周期排列組成；第一折線波導5、直線波導6、第二折線波導7自上而下順次排列，第一諧振腔8位于第一折線波導5和直線波導6之間、第二諧振腔9位于第二折線波導7和直線波導6之間，第一折線波導5的右端設有第一信號輸出端2，直線波導6右端設有第二信號輸出端3，直線波導6右端左端設有第一信號輸入端1，第二折線波導7的右端設有第三信號輸出端4；太赫茲波從信號輸入端1輸入，由于第一諧振腔8和第二諧振腔9的諧振頻率不同，不同頻段的太赫茲波回分別從第一信號輸出端2、第二信號輸出端3和第三信號輸出端3輸出，實現多頻段濾波功能。

第一圓形介質柱的材料為硅，折射率為3.4，第一圓形介質柱半徑為6μm，第一圓形介質柱排列的周期為30μm。所第一諧振腔中橢圓形介質柱的材料為硅，折射率為3.4，長軸為18μm，短軸為6μm。第二諧振腔中第二圓形介質柱的材料為硅，折射率為3.4，半徑為17μm。多頻段太赫茲波濾波器的各項性能指標采用Rsoft軟件進行測試，得到各個輸出端輸出功率如圖2所示，可知，輸入太赫茲波為f₁＝3.278THz時，經由第一信號輸出端輸出，輸出功率為97.5％，輸入太赫茲波為f₂＝3.547THz時，經由第二信號輸出端輸出，輸出功率為98.8％，輸入太赫茲波為f₃＝3.748THz時，經由第三信號輸出端輸出，輸出功率為99.1％，實現了多頻段濾波功能。