多频段太赫兹波滤波器的制作方法

本发明涉及太赫兹滤波器，尤其涉及一种多频段太赫兹波滤波器。

背景技术：

二十一世纪被认为是太赫兹技术蓬勃发展的时代。目前，世界许多国家和地区的政府、企业、研究机构和大学纷纷投入到太赫兹波的研发热潮之中。我国自香山科技会议之后也有了太赫兹波技术的发展规划。太赫兹波(Terahertz，THz)又称为T射线，通常是指0.1THz到10THz波段的电磁波，它是电磁波谱中最后一个未被全面认识与利用的频率窗口。太赫兹波在频谱上的特殊位置赋予其很多优越特性，使其具有非常重要的学术价值和应用价值，其中太赫兹通信是太赫兹的一个重要应用，特别是太赫兹无线通信技术。太赫兹技术科学不仅是科学技术发展中的重要基础问题，又是新一代信息产业以及基础科学发展的重大需求。高效的太赫兹辐射源和成熟的检测技术是推动太赫兹技术科学发展和应用的首要条件，但太赫兹技术的广泛应用离不开满足不同应用领域要求的实用化功能器件的支撑。在太赫兹通信、多谱成像、物理、化学等众多应用系统中，对太赫兹波导、开关、偏振分束器、滤波及功分等功能器件的需求是迫切的。

太赫兹波通信与微波射频通信相比，太赫兹频段带宽更大，可提供高达10GB/s的无线传输速率；太赫兹波具有更好的保密性和抗干扰性，在国家安全领域有着重要的应用，然而现有的太赫兹波滤波器大都存在着结构复杂、滤波性能低、滤波频率单一、成本高等诸多缺点，所以研究结构简单、成本低、尺寸小的太赫兹波滤波器意义重大。

技术实现要素：

本发明提供一种结构简单、滤波性能高的多频段太赫兹波滤波器。技术方案如下：

一种多频段太赫兹波滤波器，其特征在于包括第一圆形介质柱12及位于呈二维正方形周期排列的第一圆形介质柱12之间的信号输入端1、第一信号输出端2、第二信号输出端3、第三信号输出端4、第一折线波导5、直线波导6、第二折线波导7、第一谐振腔8、第二谐振腔9、椭圆形介质柱10、第二圆形介质柱11，在去除部分二维周期排列的第一圆形介质柱12后形成了第一折线波导5、直线波导6和第二折线波导7，第一谐振腔8由第一圆形介质柱12和椭圆形介质柱10周期排列组成，第二谐振腔9由第一圆形介质柱12和第二圆形介质柱11周期排列组成；第一折线波导5、直线波导6、第二折线波导7自上而下顺次排列，第一谐振腔8位于第一折线波导5和直线波导6之间、第二谐振腔9位于第二折线波导7和直线波导6之间，第一折线波导5的右端设有第一信号输出端2，直线波导6右端设有第二信号输出端3，直线波导6右端左端设有第一信号输入端1，第二折线波导7的右端设有第三信号输出端4；太赫兹波从信号输入端1输入，由于第一谐振腔8和第二谐振腔9的谐振频率不同，不同频段的太赫兹波回分别从第一信号输出端2、第二信号输出端3和第三信号输出端3输出，实现多频段滤波功能。

所述的第一圆形介质柱12的材料为硅，折射率为3.4，第一圆形介质柱12半径为5～7μm，第一圆形介质柱12排列的周期为29～31μm。所述的第一谐振腔8中椭圆形介质柱10的材料为硅，折射率为3.4，长轴为17～19μm，短轴为5～7μm。所述的第二谐振腔9中第二圆形介质柱11的材料为硅，折射率为3.4，半径为16～18μm。

本发明的多频段太赫兹波滤波器具有结构简单紧凑，滤波性能高，尺寸小，体积小，便于制作等优点，满足在太赫兹波成像、医学诊断、太赫兹波通信等领域应用的要求。

附图说明

图1是多频段太赫兹波滤波器的二维结构示意图；

图2是多频段太赫兹波滤波器各个输出端输出功率图。

具体实施方式

如图1所示一种多频段太赫兹波滤波器，其特征在于包括第一圆形介质柱12及位于呈二维正方形周期排列的第一圆形介质柱12之间的信号输入端1、第一信号输出端2、第二信号输出端3、第三信号输出端4、第一折线波导5、直线波导6、第二折线波导7、第一谐振腔8、第二谐振腔9、椭圆形介质柱10、第二圆形介质柱11，在去除部分二维周期排列的第一圆形介质柱12后形成了第一折线波导5、直线波导6和第二折线波导7，第一谐振腔8由第一圆形介质柱12和椭圆形介质柱10周期排列组成，第二谐振腔9由第一圆形介质柱12和第二圆形介质柱11周期排列组成；第一折线波导5、直线波导6、第二折线波导7自上而下顺次排列，第一谐振腔8位于第一折线波导5和直线波导6之间、第二谐振腔9位于第二折线波导7和直线波导6之间，第一折线波导5的右端设有第一信号输出端2，直线波导6右端设有第二信号输出端3，直线波导6右端左端设有第一信号输入端1，第二折线波导7的右端设有第三信号输出端4；太赫兹波从信号输入端1输入，由于第一谐振腔8和第二谐振腔9的谐振频率不同，不同频段的太赫兹波回分别从第一信号输出端2、第二信号输出端3和第三信号输出端3输出，实现多频段滤波功能。

所述的第一圆形介质柱12的材料为硅，折射率为3.4，第一圆形介质柱12半径为5～7μm，第一圆形介质柱12排列的周期为29～31μm。所述的第一谐振腔8中椭圆形介质柱10的材料为硅，折射率为3.4，长轴为17～19μm，短轴为5～7μm。所述的第二谐振腔9中第二圆形介质柱11的材料为硅，折射率为3.4，半径为16～18μm。

实施例1

如图1所示一种多频段太赫兹波滤波器，其特征在于包括第一圆形介质柱12及位于呈二维正方形周期排列的第一圆形介质柱12之间的信号输入端1、第一信号输出端2、第二信号输出端3、第三信号输出端4、第一折线波导5、直线波导6、第二折线波导7、第一谐振腔8、第二谐振腔9、椭圆形介质柱10、第二圆形介质柱11，在去除部分二维周期排列的第一圆形介质柱12后形成了第一折线波导5、直线波导6和第二折线波导7，第一谐振腔8由第一圆形介质柱12和椭圆形介质柱10周期排列组成，第二谐振腔9由第一圆形介质柱12和第二圆形介质柱11周期排列组成；第一折线波导5、直线波导6、第二折线波导7自上而下顺次排列，第一谐振腔8位于第一折线波导5和直线波导6之间、第二谐振腔9位于第二折线波导7和直线波导6之间，第一折线波导5的右端设有第一信号输出端2，直线波导6右端设有第二信号输出端3，直线波导6右端左端设有第一信号输入端1，第二折线波导7的右端设有第三信号输出端4；太赫兹波从信号输入端1输入，由于第一谐振腔8和第二谐振腔9的谐振频率不同，不同频段的太赫兹波回分别从第一信号输出端2、第二信号输出端3和第三信号输出端3输出，实现多频段滤波功能。

第一圆形介质柱的材料为硅，折射率为3.4，第一圆形介质柱半径为6μm，第一圆形介质柱排列的周期为30μm。所第一谐振腔中椭圆形介质柱的材料为硅，折射率为3.4，长轴为18μm，短轴为6μm。第二谐振腔中第二圆形介质柱的材料为硅，折射率为3.4，半径为17μm。多频段太赫兹波滤波器的各项性能指标采用Rsoft软件进行测试，得到各个输出端输出功率如图2所示，可知，输入太赫兹波为f₁＝3.278THz时，经由第一信号输出端输出，输出功率为97.5％，输入太赫兹波为f₂＝3.547THz时，经由第二信号输出端输出，输出功率为98.8％，输入太赫兹波为f₃＝3.748THz时，经由第三信号输出端输出，输出功率为99.1％，实现了多频段滤波功能。