[实用新型]太赫兹波段四重光子晶体带阻滤波器结构

说明书

本实用新型提出一种太赫兹波段四重光子晶体带阻滤波器结构，其特征在于，包括：薄膜基质和设置在薄膜基质正面的四重光子晶体阵列结构；所述四重光子晶体阵列结构包括多个呈正方形阵列排布的四重光子晶体单元；所述四重光子晶体单元包括从外而内依次嵌套设置的金属导电墨水空心正方形环、乙炔黑导电墨水空心正方形环、单晶硅薄片空心正方形环和最内的正方形陶瓷薄片。本实用新型及优选方案提供的带阻滤波器同时实现了阻带频率宽度大、通带衰减小、阻带衰减大的性能要求，在太赫兹波段设备中有广泛使用的前景。

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四重光子晶体带阻滤波器结构。

背景技术

太赫兹（1 THz=10¹² Hz）波的波长介于30微米和3毫米之间，频率位于微波和红外波之间，太赫兹波的性质介于微波和光波之间。在上个世纪由于太赫兹波源的研发滞后，太赫兹波的应用研究曾有过几十年的停滞，形成了电磁波谱上的“太赫兹应用空白”。上世纪末和本世纪初，随着一批高性能太赫兹波源的面世，太赫兹波的应用得到了越来越多的关注，太赫兹波段设备研发是新世纪电磁波应用技术的研究热点。

太赫兹波拥有许多其他频段电磁波所不具备的独特性能。太赫兹波的光子能量较低，不会对生物组织造成伤害，可用于医疗领域的活体检测；各种污染物在太赫兹波段有独特的谱线，可用于远程环境监测和污染物检测；太赫兹波的频率大大高于微波，使用太赫兹波作为无线通信的载波，可以大幅度提高通信速度并增大信道宽度；宇宙大爆炸发射的98%的光子能量都位于太赫兹的频率范围，太赫兹波将是未来宇宙探测使用的主要电磁波。

带阻滤波器是常用的信号处理滤波器之一，在太赫兹波传输和处理系统中应用广泛，它能够将输入信号某些特定范围的频率分量衰减到极低水平，能够抑制杂散输出和无用的寄生通带。现有太赫兹设备对于太赫兹波段带阻滤波器的性能要求是：阻带频率宽度大、通带衰减小、阻带衰减大，阻带范围在1 THz附近，阻带频率宽度达到0.05 THz以上，通带最大衰减小于3 dB，阻带最小衰减大于40 dB。

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。聚对苯二甲酸乙二酯（PET）薄膜的化学稳定性很好，可以耐油、耐稀酸、耐稀碱，耐大多数溶剂，在-70℃到150℃的温度范围内都可以正常工作，且具有很好的柔韧性，可以经受折叠而不损坏。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足和空白，本实用新型的目的在于：提供一种阻带范围在1THz附近，阻带频率宽度达到0.05 THz以上，通带最大衰减小于3 dB，阻带最小衰减大于40dB的太赫兹波段四重光子晶体带阻滤波器，采用以下技术方案：

一种太赫兹波段四重光子晶体带阻滤波器结构，其特征在于，包括：薄膜基质和设置在薄膜基质正面的四重光子晶体阵列结构；所述四重光子晶体阵列结构包括多个呈正方形阵列排布的四重光子晶体单元；所述四重光子晶体单元包括从外而内依次嵌套设置的金属导电墨水空心正方形环、乙炔黑导电墨水空心正方形环、单晶硅薄片空心正方形环和最内的正方形陶瓷薄片。

优选地，所述四重光子晶体阵列结构是由5行5列共25个四重光子晶体单元按照5×5阵列周期性的分布在薄膜基质表面组成的。

优选地，所述四重光子晶体阵列结构划分为5行5列25个小正方形区域，每个小正方形区域的大小都为40 μm±1 μm×40 μm±1 μm，每个小正方形区域的对称中心设置一个四重光子晶体单元。

优选地，所述四重光子晶体单元的大小为40 μm±1 μm×40 μm±1 μm；所述金属导电墨水空心正方形环的外边长为40 μm、内边长为20 μm、所述乙炔黑导电墨水空心正方形环的外边长为20 μm、内边长为10 μm、所述单晶硅薄片空心正方形环的外边长为10 μm、内边长为5 μm和所述正方形陶瓷薄片的边长为5 μm。