[发明专利]一种窄带选频和频率调谐的太赫兹窄带滤波器及其方法

权利要求书

1.一种窄带选频和频率调谐的太赫兹窄带滤波器，其特征在于，所述太赫兹窄带滤波器包括：第一圆柱波导、滤波片、第二圆柱波导和滤波调谐圆筒；其中，所述第一圆柱波导、滤波片和第二圆柱波导依次连接并且共轴；所述滤波片为圆形的平板状，滤波片的前表面和后表面互相平行，并且垂直于轴线；滤波片的半径大于第一圆柱波导和第二圆柱波导的外径；筒状的滤波调谐圆筒套装在滤波片外，并且二者共轴，所述滤波调谐圆筒的内径大于滤波片的半径，滤波调谐圆筒与滤波片之间形成空气间隙；电磁波垂直入射至第一圆柱波导，经第一圆柱波导传输至滤波片；电磁波在滤波片的前表面发生反射和透射，透射的电磁波在滤波片内发生多次反射，并在滤波片的后表面发生反射和透射，产生多波束干涉形成谐振；滤波片的厚度与电磁波的特定频率满足一定关系时，该频率下后表面透射的电磁波发生相长干涉，该频率透射的电磁波最强，从而实现窄带滤波；滤波调谐圆筒与滤波片之间的空气间隙，改变透射的电磁波的谐振频率，引起中心频率偏移，从而实现频率调谐；经窄带滤波并频率调谐后的电磁波由第二圆柱波导输出。

2.如权利要求1所述的太赫兹窄带滤波器，其特征在于，所述滤波片采用蓝宝石。

3.如权利要求1所述的太赫兹窄带滤波器，其特征在于，当后表面透射的电磁波发生相长干涉时，后表面透射的相邻两束电磁波相位差为2π的整数倍，透射的电磁波波最强，满足：

其中，n为滤波片的折射率，d为滤波片的厚度，λ_g为电磁波在滤波片中的波长，m为正整数，λ为电磁波在空气中的波长，ε_r为滤波片的相对介电常数。

4.如权利要求1所述的太赫兹窄带滤波器，其特征在于，所述滤波调谐圆筒与滤波片之间的空气间隙为0.01～0.1mm。

5.如权利要求1所述的太赫兹窄带滤波器，其特征在于，所述滤波调谐圆筒的长度和滤波片的厚度相同；滤波调谐圆筒与滤波片共轴且两者中心重合。

6.如权利要求1所述的太赫兹窄带滤波器，其特征在于，所述滤波调谐圆筒的材料采用可伐、铁或铜。

7.如权利要求1所述的太赫兹窄带滤波器，其特征在于，所述第一圆柱波导和第二圆柱波导采用可伐、铁或铜。

8.一种窄带选频和频率调谐的太赫兹窄带滤波器的调谐方法，其特征在于，所述调谐方法包括以下步骤：

1)电磁波垂直入射至第一圆柱波导；

2)经第一圆柱波导传输至滤波片；

3)电磁波在滤波片的前表面发生反射和透射，透射的电磁波在滤波片内发生多次反射，并在滤波片的后表面发生反射和透射，产生多波束干涉形成谐振，滤波片的厚度与电磁波的特定频率满足一定关系时，该频率下后表面透射的电磁波发生相长干涉，透射该频率的电磁波最强，从而实现窄带滤波；

4)控制滤波调谐圆筒与滤波片之间的空气间隙，改变透射的电磁波的谐振频率，引起中心频率偏移，从而实现频率调谐；

5)经窄带滤波并频率调谐后的电磁波由第二圆柱波导输出。

9.如权利要求8所述的调谐方法，其特征在于，在步骤3)中，当透射的电磁波发生相长干涉时，后表面透射的相邻两束电磁波相位差为2π的整数倍，透射的电磁波最强，满足：

其中，n为滤波片的折射率，d为滤波片的厚度，λ_g为电磁波在滤波片中的波长，m为正整数，λ为电磁波在空气中的波长，ε_r为滤波片的相对介电常数。