期 起伏结构；成型之后利用X-LIGA工艺在上述结构的表面涂覆一层金属层（厚度为微米量级 即可），再将聚合物腐蚀掉，最后获得金属管壁波导。
[0024] 在周期结构的波导中由于周期的存在，横向模式之间会发生共振而产生频率禁 带，使得某些频率范围的电磁波无法透过周期结构。相同横向模式之间的布拉格共振产生 的禁带成为布拉格禁带，而不同横向模式间的共振将导致非布拉格共振将产生非布拉格禁 带，两种禁带在产生机理上有着本质的区别。将两种不同特性的禁带叠加起来，不但不能更 加有效的抑制电磁波的透射，反而由于局部共振的影响在原来的禁带内产生了一个极窄的 通带。通过结构参数的调节可以得到一个较宽的禁带并在其中实现窄带透过，因此，利用多 波导禁带耦合原理我们可以实现一种复合波导结构的可调太赫兹窄带滤波器。
[0025] 两个周期结构波导的结构参数是由色散曲线给出的，其表达式如下：
[0027] 其中，m代表第m阶横向模式，是第m阶Bessel函数的零点，^是周期结构波 导的平均半径，β是传播常数，η是Bragg共振的阶数，Λ是矩形起伏结构的周期长度。当 m相同时是由相同横向模式之间发生的共振产生的频率禁带，被称为布拉格共振，这里的波 导a是由相同横模间的共振条件（m = l，n = 0和m = l，n = 1)给出的。当m不同时是由 不同的横向模式之间发生的共振产生的频率禁带，被称为非布拉格共振，这里的波导b是 由不同横模间的共振条件（m = l，n = 1和m = 2，n = 0)给出的。在设计两个周期结构波 导时，设定在工作频带附近分别出现布拉格共振和非布拉格共振频率禁带，由于它们的结 构尺寸不同，两个不同特性的禁带连接后，在分界面上发生局域共振使得在特定频率处出 现了一个极窄的通带，从而形成一个高性能的波导型太赫兹滤波器。根据上述布拉格和非 布拉格及局部共振原理，我们可以来设计两波导的结构参数，从而获得满足特定需要的太 赫兹器件。当改变两波导的结构参数（包括周期个数、周期大小和平均半径）时，其频带将 发生改变，可实现对窄带滤波器特性的有效调控。
[0028] 本发明优点：
[0029] 体积小、结构简单、容易生产、操作简便；
[0030] 频带窄、所滤出的太赫兹电磁波的带宽可达到0. 24MHz，透过率大于99% ;
[0031] 无方向要求，滤波器双向可用；
[0032] 中心波长可以通过调节两个周期结构波导尺寸来控制，透过率可通过改变两个波 导的周期个数来控制；
[0033] 滤波器为完全的金属闭合结构，避免了电磁辐射和介质损耗，不需要考虑封装问 题；
[0034] 相比于其他类型的滤波器有高Q值、低插损、结构简单、使用方便、体积小、运用的 材料普遍、透射率高、带宽窄且可调、中心频率可调。
[0035] 图1为本发明中采用的圆柱状周期结构波导的剖面图：
[0036] F为平均半径，^为周期结构波导的短半径
[0037] r2为周期结构波导的长半径
[0038] Λ为周期结构波导的一个周期长度；
[0039] N为周期个数，ε为周期波导壁的起伏。
[0040] 图2为本发明一种复合波导结构可调太赫兹波窄带滤波器的剖面图：
[0041] (、AJP Na分别为波导a的平均半径、周期和周期个数；
[0042] 5、AjPNb分别为波导b的平均半径、周期和周期个数。
[0043] 图3为可调太赫兹波窄带滤波器的频谱图：
[0044] 波导 a :ξ=2_μ Aa= 191 μπι，ε a= 20. 8 μπι，15 个周期；
[0045] 波导 b m，Ab= 348 μπι，ε b= 27. 5μπι，16 个周期。
[0046] -种复合波导结构太赫兹波窄带滤波器，如图1所示为本发明中所述的周期结构 波导的结构图，一个周期长度Λ内半径为^和^的部分各占一半，且半径为^的在前半 部分，半径为r 2的在后半部分，两部分直接连接，这里所述的周期结构波导就是呈这样周期 性变化的圆柱状波导。
[0047] 如图2所示，本发明包括两个尺寸的周期结构波导，理论上设计的这两个周期结 构波导的尺寸分别为：波导a::F a=2Q_ m，Aa= 191μπι，ε a=20.8ym，Na个周期，波导b: 4=27;5μπι，Ab= 348 ym，ε b=27·5μm，Nb个周期。
[0048] 改变复合结构波导周期数时，滤波带宽在10 1 - IO3MHz范围内可调。图3为一典型 的滤波频谱图。波导a :15个周期，波导b :16个周期。由图可知滤波中心频率约为ΙΤΗζ、 带宽为0. 24MHz、Q值为4. 17X 106、透过率大于99%。
[0049] 这里所涉及的两个周期结构波导的周期个数、尺寸是可以调节的，通过调节这些 参数会使本复合结构太赫兹波窄带滤波器的滤波性能发生改变。通过调整两个周期结构波 导的尺寸可以调节所滤出的太赫兹的中心频率，通过调整两个周期结构波导的周期个数可 以调节太赫兹的透过率和带宽。
[0050] 以上所述的实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式、尺寸等都是 可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的同等变换和改进，均不应该排除 在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种复合波导结构可调太赫兹波窄带滤波器，其特征在于：包括两个尺寸不同的周 期结构圆柱状中空金属波导，波导a和波导b，两个波导轴向连接组合；复合波导管壁材料 为低损耗金属，周期结构波导的结构参数是由色散曲线得到的：其中，代表透射谱的中必频率，m代表第m阶横向模式，if5是第m阶Bessel函数 的零点，F是周期结构波导的平均半径，0是传播常数，n是化agg共振的阶数，A是起伏 结构的周期长度；波导a的结构参数是由相同横模间的共振条件给出的，波导b的结构参数 是由不同横模间的共振条件给出的；每个波导的半径=Ftf，其中n= 1，2 ;。称 为短半径，巧称为长半径；e为周期波导壁的起伏高度，长半径与短半径部分的长 度相同为J/2。2. 根据权利要求1所述的一种复合波导结构可调太赫兹波窄带滤波器，其特征在于： 通过改变所述结构波导的周期个数、平均半径和周期大小是可变的，周期大小和平均半径 改变两个波导的周期个数可W改变滤波器的滤波带宽W及透过率。3. 根据权利要求1所述的一种复合波导结构可调太赫兹波窄带滤波器，其特征在于： 所述周期结构波导为中空波导，其填充物为空气。
【专利摘要】本发明涉及一种太赫兹功能器件，特别是一种复合波导结构可调太赫兹波窄带滤波器。复合波导结构可调太赫兹波窄带滤波器，包括两个尺寸不同的周期结构圆柱状中空金属波导，波导a和波导b，两个波导轴向连接组合；复合波导管壁材料为低损耗金属，周期结构波导的结构参数是由色散曲线得到的。本发明体积小、结构简单、容易生产、操作简便；频带窄、所滤出的太赫兹电磁波的带宽可达到0.24MHz，透过率大于99％；无方向要求，滤波器双向可用；中心波长可以通过调节两个周期结构波导尺寸来控制，透过率可通过改变两个波导的周期个数来控制；滤波器为完全的金属闭合结构，避免了电磁辐射和介质损耗，不需要考虑封装问题。
【IPC分类】H01P1/207
【公开号】CN105206906
【申请号】CN201510534712
【发明人】樊亚仙, 徐兰兰, 陶智勇, 徐丹, 桑汤庆
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年8月27日