专利名称：可控太赫兹波带通滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及太赫兹波滤波器，尤其涉及一种可控太赫兹波带通滤波器。
背景技术：
太赫兹波科学技术是近20年迅速发展起来的一门新兴交叉学科。太赫兹波通常定义为频率从O. f IOTHz (IO12Hz)范围内的电磁波。太是兆兆(Tera)的英文音译，所以太赫兹电磁波也被称为T射线,属于远红外和亚毫米波范畴。太赫兹技术之所以引起人们广泛的关注，首先是因为该波段电磁波的重要性，物质的太赫兹光谱包含有非常丰富的物理和化学信息，研究材料在这一波段的光谱对于物质结构的探索具有重要意义。基于太赫兹波自身独特的优点使它在成像、医学诊断、环境科学、信息通信、生物化学及基础物理研究领域有着广阔的应用前景。太赫兹频率位于红外线和高频无线电(主要用在移动电话和其它无线通信系统中)之间，由于该频率是目前手机通信频率的1000倍左右，是很好的宽带信息载体，特别适合局域网的宽带移动通讯。体积小、低成本的太赫兹波器件是太赫兹波技术在通讯领域应用的关键。
太赫兹系统主要由辐射源、探测器件和各种功能器件组成。在实际应用中，由于应用环境噪声以及应用需要的限制等，需滤除不需要的频率范围和噪声，提高系统的性能。目前太赫兹滤波器结构主要基于光子晶体、超材料、表面等离子体等结构，虽然一些滤波器的加工制作技术已经比较成熟，但是往往结构复杂，实际制作过程困难，频带不可调，成本较高。对加工工艺和加工环境要求也高。因此迫切需要研究出结构简单、尺寸小、便于调节和制作的太赫兹滤波器来满足太赫兹波段技术应用的要求。发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术结构复杂，实际制作过程困难，成本较高的不足，提供一种制作方便，滤波性能优良的可控太赫兹波带通滤波器。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下可控太赫兹波带通滤波器包括包括太赫兹波输入端、太赫兹波输出端、基体、第一直波导、多边形环波导、圆环波导、矩形环波导、灯泡形波导、第二直波导、激光输入端；基体上设有第一直波导、多边形环波导、圆环波导、右侧矩形环波导、灯泡形波导、第二直波导，多边形环波导由等腰直角三角形环波导和正方形环波导连接而成，第一直波导的右端与等腰直角三角形环波导的顶端相连，多边形环波导的右侧设有圆环波导，圆环波导右侧设有矩形环波导，矩形环波导的左上侧上边缺口连接有灯泡形波导，第二直波导的左端与矩形环波导右边的中心相连，激光垂直照射在圆环波导的中心位置；太赫兹波从太赫兹波输入端输入，当无外加激光照射时，频率为O. 33THZ的太赫兹波经过圆环波导的耦合作用，从太赫兹波输出端输出，当有外加激光照射时，圆环波导的谐振频率点发生改变，频率为O. 30THz的太赫兹波从太赫兹波输出端输出，而频率为O. 33THz的太赫兹波不能从太赫兹波输出端输出，实现可控带通滤波器的功能。
所述的基体的材料为砷化镓，长度为2940 μ πΓ2960 μ m,宽度为1300 μ πΓ 400 μ m，厚度为200 μ πΓ300 μ m。所述的第一直波导、多边形环波导、圆环波导、矩形环波导、灯泡形波导、第二直波导的材料为娃，厚度均为30μπΓ40μηι。所述的第一直波导、第二直波导的长度分别为100μπΓ200μπ ，200μπΓ300μπ ;波导宽度均为60μπΓ80μπ 。所述的多边形环波导的宽度为60 μ πΓ80 μ m,等腰直角三角形环波导的底边长度为500 μ πΓ600 μ m，正方形环波导的边长为500 μ πΓ600 μ m。所述的圆环波导的外圆半径为250 μ πΓ300 μ m,波导宽度为60μπΓ80μπι ;圆环波导与多边形环波导、矩形环波导之间的距离均为20 μ πΓ30 μ m。所述的矩形环波导的外侧矩形长为800 μ πΓ900 μ m,宽为500 μ πΓ600 μ m，波导宽度为60μπΓ80μηι ;矩形环波导的上边缺口长度为30 μ πΓ50 μ m。所述的灯泡形波导为左右对称结构，波导宽度为60 μ πΓ80 μ m ;灯泡形波导的上侧为半圆环波导,外圆半径为200 μ πΓ250 μ m,下侧左右端的两段弧长均分别为260 μ πΓ280 μ m、150 μ πΓ 80 μ m。本发明的可控太赫兹波带通滤波器具有损耗低，结构简单新颖、实现方便、尺寸小、体积小、重量轻、节约材料、便于制作及易于集成等优点。
图I是可控太赫兹波带通滤波器的结构示意 图2是无外加激光时，可控太赫兹波带通滤波器的性能曲线；
图3是有无外加激光时，可控太赫兹波带通滤波器的性能曲线。
具体实施例方式如图I所示，可控太赫兹波带通滤波器包括太赫兹波输入端I、太赫兹波输出端2、基体3、第一直波导4、多边形环波导5、圆环波导6、矩形环波导7、灯泡形波导8、第二直波导9、激光输入端10 ;基体3上设有第一直波导4、多边形环波导5、圆环波导6、右侧矩形环波导7、灯泡形波导8、第二直波导9，多边形环波导5由等腰直角三角形环波导和正方形环波导连接而成，第一直波导4的右端与等腰直角三角形环波导的顶端相连，多边形环波导5的右侧设有圆环波导6，圆环波导6右侧设有矩形环波导7，矩形环波导7的左上侧上边缺口连接有灯泡形波导8，第二直波导9的左端与矩形环波导7右边的中心相连，激光垂直照射在圆环波导6的中心位置；太赫兹波从太赫兹波输入端I输入，当无外加激光照射时，频率为O. 33THz的太赫兹波经过圆环波导6的耦合作用，从太赫兹波输出端2输出，当有外加激光照射时，圆环波导6的谐振频率点发生改变，频率为O. 30THz的太赫兹波从太赫兹波输出端2输出，而频率为O. 33THz的太赫兹波不能从太赫兹波输出端2输出，实现可控带通滤波器的功能。所述的基体3的材料为砷化镓，长度为2940 μ πΓ2960 μ m,宽度为1300μπΓ 400μπι，厚度为200μπΓ300μπι。所述的第一直波导4、多边形环波导5、圆环波导6、矩形环波导7、灯泡形波导8、第二直波导9的材料为娃，厚度均为30 μ πΓ40 μ m。所述的第一直波导4、第二直波导9的长度分别为100 μ πΓ200 μ m, 200 μ πΓ300 μ m ;波导宽度均为60 μ πΓ80 μ m。所述的多边形环波导5的宽度为60 μ πΓ80 μ m,等腰直角三角形环波导的底边长度为500 μ πΓ600 μ m,正方形环波导的边长为500 μ πΓ600 μ m。所述的圆环波导6的外圆半径为250 μ πΓ300 μ m,波导宽度为60 μ ηΓ80 μ m ;圆环波导6与多边形环波导5、矩形环波导7之间的距离均为20μπΓ30μπι。所述的矩形环波导7的外侧矩形长为800μπΓ900μπι，宽为500μπΓ600μπι，波导宽度为60μπΓ80μπι;矩形环波导7的上边缺口长度为30 μ πΓ50 μ m。所述的灯泡形波导8为左右对称结构，波导宽度为60 μ πΓ80 μ m ;灯泡形波导8的上侧为半圆环波导，外圆半径为200μπΓ250μπι，下侧左右端的两段弧长均分别为 260 μ m 280 μ m、150 μ m 180 μ m。实施例I
可控太赫兹波带通滤波器
基体的材料为砷化镓，长度为2940 μ m，宽度为1400 μ m，厚度为200 μ m。第一直波导、多边形环波导、圆环波导、矩形环波导、灯泡形波导、第二直波导的材料为硅，厚度均为40 μ m。第一直波导、第二直波导的长度分别为200 μ m, 300 μ m ;波导宽度均为80 μ m。多边形环波导的宽度为80 μ m,等腰直角三角形环波导的底边长度为600 μ m,正方形环波导的边长为600 μ m。圆环波导的外圆半径为300 μ m,波导宽度为80 μ m ;圆环波导与多边形环波导、矩形环波导之间的距离均为20 μ m。矩形环波导的外侧矩形长为900 μ m,宽为600 μ m,·波导宽度为80 μ m ;矩形环波导的上边缺口长度为50 μ m。灯泡形波导为左右对称结构，波导宽度为80 μ m ;灯泡形波导的上侧为半圆环波导,外圆半径为200 μ m,下侧左右端的两段弧长均分别为280 μ m、150 μ m。激光垂直照射在圆环波导的中心位置,太赫兹波从太赫兹波输入端输入，当无外加激光照射时，频率为O. 33THz的太赫兹波经过圆环波导的耦合作用，从太赫兹波输出端输出，当有外加激光照射时，圆环波导的谐振频率点发生改变，频率为O. 30THz的太赫兹波从太赫兹波输出端输出，而频率为O. 33THz的太赫兹波不能从太赫兹波输出端输出，实现可控带通滤波器的功能。当无外加激光照射时，可控太赫兹波带通滤波器的性能曲线如图2所示，在O. 22、. 40THz频段范围内，滤波器具有良好的带通滤波性能，中心频率点为O. 33THz,该点的插入损耗S21为-O. 05dB,回波损耗Sll为-39. 2dB，滤波器具有良好的窄带带通滤波特性。对外加激光进行控制，滤波器的性能曲线如图3所示，由图可知，无外加激光照射时，滤波器的中心频率点为O. 33THz ;有外加激光照射时，滤波器的中心频率点为O. 30THz ;这说明实现该滤波器的带通范围可以通过外加激光加以控制，而且具有良好的滤波性能。
权利要求
1.一种可控太赫兹波带通滤波器，其特征在于包括太赫兹波输入端(I)、太赫兹波输出端(2)、基体(3)、第一直波导(4)、多边形环波导(5)、圆环波导(6)、矩形环波导(7)、灯泡形波导(8)、第二直波导(9)、激光输入端(10);基体(3)上设有第一直波导(4)、多边形环波导(5)、圆环波导(6)、右侧矩形环波导(7)、灯泡形波导(8)、第二直波导(9)，多边形环波导(5)由等腰直角三角形环波导和正方形环波导连接而成，第一直波导(4)的右端与等腰直角三角形环波导的顶端相连，多边形环波导(5)的右侧设有圆环波导(6)，圆环波导(6) 右侧设有矩形环波导(7)，矩形环波导(7)的左上侧上边缺口连接有灯泡形波导(8)，第二直波导(9 )的左端与矩形环波导(7 )右边的中心相连，激光垂直照射在圆环波导(6 )的中心位置；太赫兹波从太赫兹波输入端(I)输入，当无外加激光照射时，频率为O. 33THz的太赫兹波经过圆环波导(6)的耦合作用，从太赫兹波输出端(2)输出，当有外加激光照射时，圆环波导(6)的谐振频率点发生改变，频率为O. 30THz的太赫兹波从太赫兹波输出端(2)输出，而频率为O. 33THz的太赫兹波不能从太赫兹波输出端(2)输出，实现可控带通滤波器的功能。
2.根据权利要求I所述的一种可控太赫兹波带通滤波器，其特征在于所述的基体(3)的材料为砷化镓，长度为2940 μ πΓ2960 μ m，宽度为1300 μ πΓ 400 μ m，厚度为 200 μ m 300 μ m。
3.根据权利要求I所述的一种可控太赫兹波带通滤波器，其特征在于所述的第一直波导(4)、多边形环波导(5)、圆环波导(6)、矩形环波导(7)、灯泡形波导(8)、第二直波导(9) 的材料为硅，厚度均为30 μ πΓ40 μ m。
4.根据权利要求I所述的一种可控太赫兹波带通滤波器，其特征在于所述的第一直波导(4)、第二直波导(9)的长度分别为100μπΓ200μπι，200μπΓ300μπι ;波导宽度均为 60 μ m 80 μ m。
5.根据权利要求I所述的一种可控太赫兹波带通滤波器，其特征在于所述的多边形环波导(5)的宽度为60 μ πΓ80 μ m,等腰直角三角形环波导的底边长度为500 μ πΓ600 μ m，正方形环波导的边长为500 μ πΓ600 μ m。
6.根据权利要求I所述的一种可控太赫兹波带通滤波器，其特征在于所述的圆环波导(6)的外圆半径为250 μ πΓ300 μ m,波导宽度为60 μ πΓ80 μ m ;圆环波导(6)与多边形环波导(5)、矩形环波导(7)之间的距离均为20 μ m^30 μ m0
7.根据权利要求I所述的一种可控太赫兹波带通滤波器，其特征在于所述的矩形环波导(7)的外侧矩形长为800μπΓ900μπι，宽为500μπΓ600μπι，波导宽度为60μπΓ80μπι;矩形环波导(7)的上边缺口长度为30μπΓ50μπι。
8.根据权利要求I所述的一种可控太赫兹波带通滤波器，其特征在于所述的灯泡形波导(8)为左右对称结构，波导宽度为60 μ πΓ80 μ m ;灯泡形波导(8)的上侧为半圆环波导，外圆半径为200 μ πΓ250 μ m，下侧左右端的两段弧长均分别为260 μ πΓ280 μ m、 150 μ m 180 μ m。
全文摘要
本发明公开了一种可控太赫兹波带通滤波器。它包括太赫兹波输入端、太赫兹波输出端、基体、第一直波导、多边形环波导、圆环波导、矩形环波导、灯泡形波导、第二直波导、激光输入端；激光垂直照射在圆环波导的中心位置，太赫兹波从太赫兹波输入端输入，当无外加激光照射时，频率为0.33THz的太赫兹波经过圆环波导的耦合作用，从输出端输出，当有外加激光照射时，圆环波导的谐振频率点发生改变，频率为0.30THz的太赫兹波从输出端输出，而频率为0.33THz的太赫兹波不能从输出端输出，实现可控带通滤波器的功能。本发明具有损耗低，结构简单新颖、实现方便、尺寸小、体积小、重量轻、节约材料、便于制作及易于集成等优点。
文档编号H01P1/203GK102938483SQ20121044986
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者李九生 申请人:中国计量学院