分形镂空金属结构的太赫兹滤波器的制作方法

本发明涉及太赫兹波应用技术领域，具体涉及一种分形镂空金属结构的太赫兹滤波器。

背景技术：

频率在0.1thz~10thz波段范围内的电磁波通常意义上被归为太赫兹波（terahertz），其频段介于微波与远红外光之间。太赫兹波的长波段与亚毫米波重合，短波段与红外线重合，所以在早期，不同领域的人们也称呼它为亚毫米波、超毫米波或远红外。太赫兹波的位置正好处于宏观经典理论向微观量子理论的过渡区，上世纪90年代以前，由于缺乏有效的太赫兹波源及探测技术，人们对太赫兹波段的认识非常有限。虽然近一二十年来人们逐渐重视了对太赫兹波段的研究，它仍然是人类最陌生也是利用最少的波段。作为尚未成熟开发的宽广波段，它具有较多的优点：高数据传输率、优秀的方向性、更高的安全性、较低的散射和更高的透射比等。因此，太赫兹技术的通信领域具有较大的应用前景。太赫兹滤波器是太赫兹通信系统的关键器件之一，其性能参数的好坏将直接影响太赫兹通信系统的质量和水平。

太赫兹滤波器是太赫兹通讯、成像系统的重要功能器件之一，太赫兹技术的迅速发展，使得人们对太赫兹波功能器件的需求越来越大，因此，太赫兹滤波器件的深入研究对太赫兹科学与技术的发展及应用具有深远意义。随着太赫兹滤波器研究的进一步深入，近年来陆续提出太赫兹滤波器的具体实现结构，极大地促进了应用于太赫兹领域的滤波器的研究。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、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：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种分形镂空金属结构的太赫兹滤波器。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

分形镂空金属结构的太赫兹滤波器包括太赫兹波输入端、n×n个结构单元，n为自然数；n×n个结构单元周期排列在与太赫兹波输入方向垂直的平面上，结构单元包括金属结构层，金属结构层是一个具有二次分形变化的金属镂空物，分形变化是把正方形的每条边都变化成中间位置有等长突起的折线，再依据分形的自相似性，对每条线段再进行如上变化，第一镂空是在金属结构层的其中一边进行第一次分形变化后进行镂空，第二镂空、第三镂空、第四镂空、第五镂空、第六镂空是在第一次分形变化的基础上进行第二次分形变化后镂空，其余三边进行如上相同操作。

所述的周期排列的n×n个结构单元的正视图为正方形，正方形的边长为360µm~370μm。所述的金属结构层的材料是铝，厚度为35µm~45μm。所述的第一次分形变化引起的第一镂空形状是正方形，边长为60µm~70μm。所述的第二次分形变化引起的第二镂空、第三镂空、第四镂空、第五镂空、第六镂空形状是正方形，边长为25μm~35μm。

本发明的分形镂空金属结构的太赫兹滤波器具有结构简单紧凑、制作方便、滤波性能高，满足在太赫兹成像、移动通信、生物探测、医疗诊断等领域的应用要求。

附图说明

图1是分形镂空金属结构的太赫兹滤波器的三维示意图；

图2是分形镂空金属结构的太赫兹滤波器的二维示意图；

图3是分形镂空金属结构的太赫兹滤波器的正视图；

图4是分形镂空金属结构的太赫兹滤波器的传输曲线图；

图5是分形镂空金属结构的太赫兹滤波器的能量图。

具体实施方式

如图1~3所示，分形镂空金属结构的太赫兹滤波器，其特征在于包括太赫兹波输入端1、n×n个结构单元2，n为自然数；n×n个结构单元2周期排列在与太赫兹波输入方向垂直的平面上，结构单元2包括金属结构层3，金属结构层是3一个具有二次分形变化的金属镂空物，分形变化是把正方形的每条边都变化成中间位置有等长突起的折线，再依据分形的自相似性，对每条线段再进行如上变化，第一镂空4是在金属结构层3的其中一边进行第一次分形变化后进行镂空，第二镂空5、第三镂空6、第四镂空7、第五镂空8、第六镂空9是在第一次分形变化的基础上进行第二次分形变化后镂空，其余三边进行如上相同操作。

所述的周期排列的n×n个结构单元2的正视图为正方形，正方形的边长为360µm~370μm。所述的金属结构层3的材料是铝，厚度为35µm~45μm。所述的第一次分形变化引起的第一镂空4形状是正方形，边长为60µm~70μm。所述的第二次分形变化引起的第二镂空5、第三镂空6、第四镂空7、第五镂空8、第六镂空9形状是正方形，边长为25μm~35μm。

实施例1

分形镂空金属结构的太赫兹滤波器：

选择结构单元个数n=50。周期排列的n×n个结构单元的正视图为正方形，正方形的边长为365µm。金属结构层的材料是铝，厚度为40µm。第一次分形变化引起的第一镂空形状是正方形，边长为65µm。第二次分形变化引起的第二镂空、第三镂空、第四镂空、第五镂空、第六镂空形状是正方形，边长为30μm。图4是分形镂空金属结构的太赫兹滤波器的传输曲线，由图4可知，当太赫兹波从输入端输入时，频率为0.75thz的电磁波的透过率能够达到90.6%，实现滤波功能。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种分形镂空金属结构的太赫兹滤波器。它包括太赫兹波输入端、N×N个结构单元，N为自然数；N×N个结构单元周期排列在与太赫兹波输入方向垂直的平面上，结构单元包括金属结构层，金属结构层是一个具有二次分形变化的金属镂空物，分形变化是把正方形的每条边都变化成中间位置有等长突起的折线，再依据分形的自相似性，对每条线段再进行如上变化，第一镂空是在金属结构层的其中一边进行第一次分形变化后进行镂空，第二镂空、第三镂空、第四镂空、第五镂空、第六镂空是在第一次分形变化的基础上进行第二次分形变化后镂空，其余三边进行如上相同操作。本发明的分形镂空金属结构的太赫兹滤波器具有结构简单紧凑、制作方便、滤波性能高，满足在太赫兹成像、移动通信、生物探测、医疗诊断等领域的应用要求。

技术研发人员：严德贤;李九生
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：2018.08.20
技术公布日：2019.01.04