[实用新型]周期性卍字形镂空结构的太赫兹波滤波器

说明书

技术领域

本实用新型涉及滤波器，尤其涉及一种周期性卍字形镂空结构的太赫兹波滤波器。 

背景技术

太赫兹波(Terahertz，THz)是指频率在0.1～10THz或波长为30μm～3μm范围内的电磁波。在THz电磁波的辐射及探测机制研究方面，自20世纪90年代初期，张希成等人就在这方面进行了大量卓有成效的研究工作，他们研究的重点是利用超短脉冲和电光晶体产生THz波及自由空间THz波的探测。近些年，美国Jefferson实验室已建成了大功率THz光源，意大利和英国实现了全固体THz激光器，日本实现了强磁场下半导体产生THz射线。在THz技术的应用研究方面，自从Hu和Nuss等人在1995年首次建立起国际上第一套THz成像装置以来，许多科学家相继开展了暗场成像、收发分置THz成像、三维成像及T-射线CT等的研究。THz频段是一个非常具有科学价值但尚未完全开发的电磁辐射区域，它在成像、医学诊断、环境科学、信息通信、生物化学及基础物理研究领域有着广阔的应用前景。 

太赫兹系统主要由辐射源、探测器件和各种功能器件组成。在实际应用中，由于应用环境噪声以及应用需要的限制等，需滤除不需要的频率范围和噪声，提高系统的性能，因而太赫兹波滤波器在实际中有重要的应用。 

当前国内外研究的并提出过的太赫兹波滤波器结构主要基于光子晶体、表面等离子体等结构，这些结构往往很复杂，而且在实际制作过程中困难重重，成本较高，对加工工艺和加工环境要求也高。所以迫切需要提出结构简单、尺寸小、便于加工制作的太赫兹波滤波器来支撑太赫兹波应用领域的发展。 

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种周期性卍字形镂空结构的太赫兹波滤波器。 

周期性卍字形镂空结构的太赫兹波滤波器包括信号输入端、信号输出端、卍字形镂空结构传输层、基体；卍字形镂空结构传输层与基体相连，卍字形镂空结构传输层包括N×N个卍字形镂空周期单元，其中，N为自然数，卍字形镂空周期单元由正方形镂空和4个直角形镂空结构按逆时针方向旋转90度连接而成，直角形镂空结构包括垂直连接的第一矩形镂空结构和第二矩形镂空结构；信号从信号输入端输入，依次经过卍字形镂空结构传输层、基体 之后到达信号输出端，实现对信号进行滤波。 

所述的两个相邻卍字形镂空周期单元的间距为280～320μm。所述的第一矩形镂空结构和第二矩形镂空结构的尺寸大小相等，宽为40～50μm，长为80～100μm，正方形镂空的边长为40～50μm。所述的基体的材料为高阻硅材料，卍字形镂空结构传输层(3)的材料为铜。 

本实用新型具有频率选择性高、带宽大、结构简单、尺寸小、体积小、重量轻、节约材料、便于制作及易于集成等优点。 

附图说明

图1是周期性卍字形镂空结构的太赫兹波滤波器的结构示意图； 

图2是本实用新型的卍字形镂空结构传输层的结构示意图；

图3是本实用新型的卍字形镂空周期单元的结构示意图；

图4是本实用新型的太赫兹波滤波器性能曲线。

具体实施方式

如图1～4所示，周期性卍字形镂空结构的太赫兹波滤波器包括信号输入端1、信号输出端2、卍字形镂空结构传输层3、基体5；卍字形镂空结构传输层3与基体5相连，卍字形镂空结构传输层3包括N×N个卍字形镂空周期单元4，其中，N为自然数，卍字形镂空周期单元4由正方形镂空9和4个直角形镂空结构6按逆时针方向旋转90度连接而成，直角形镂空结构6包括垂直连接的第一矩形镂空结构7和第二矩形镂空结构8；信号从信号输入端1输入，依次经过卍字形镂空结构传输层3、基体5之后到达信号输出端2，实现对信号进行滤波。 

所述的两个相邻卍字形镂空周期单元4的间距为280～320μm。所述的第一矩形镂空结构7和第二矩形镂空结构8的尺寸大小相等，宽为40～50μm，长为80～100μm，正方形镂空9的边长为40～50μm。所述的基体5的材料为高阻硅材料，卍字形镂空结构传输层3的材料为铜。 

实施例1，设定各参数值如下： 

结构个数N为80个，结构周期为300μm。第一矩形镂空结构7和第二矩形镂空结构8的宽为40～50μm，长为80～100μm。正方形镂空9的边长为40～50μm。周期性卍字形镂空结构的太赫兹波滤波器的基体是高阻硅材料，传输层结构是铜质材料。该滤波器的中心频率点为0.92THz，该点的回波损耗S11为-38dB，插入损耗S21为-0.2dB。