一种窄带太赫兹带通滤波器及其制备方法

本发明涉及滤波器及其制备方法，具体涉及一种窄带太赫兹带通滤波器及其制备方法。

背景技术：

1、太赫兹波是指频率在0.1thz-10thz、波长在30μm-3mm之间的电磁波，其介于微波与红外波段之间，具有巨大的应用潜力。频率选择表面是由周期性排列的亚波长单元结构组成的二维阵列，其与电磁波相互作用表现出明显的带通或带阻的滤波特性。通过调整单元结构形状尺寸与组成材料，频率选择表面可以实现对电磁波的调控。太赫兹滤波器在太赫兹通信、安全检测和太赫兹探测等领域具有重要的应用价值。目前已有的太赫兹滤波器大多工艺结构复杂、制备成本高昂、且由于衬底的存在导致太赫兹损耗加大，严重制约了实际应用。

2、公开号为cn105048028的发明专利公开了一种太赫兹滤波器及其制作方法，包括：聚合材料层以及金属层；所述金属层包括片状结构，所述片状结构包括横条和纵条；所述片状结构周期性分布在所述聚合材料层内。通过本发明实施例，扩大了滤波器的滤波范围，并更有益于太赫兹滤波器应用于其他系统中。公开号为cn107230816的发明专利公开了一种太赫兹滤波器及其加工方法，其包含芯体和封装外壳，芯体内具有基于微机电系统和深反应离子刻蚀技术加工而成的矩形波导腔滤波器结构，封装外壳内具有与芯体的外部规格尺寸一致的芯体腔，封装外壳将芯体完全包裹，芯体腔的两端各设有一条直线形导孔，导孔的一端与芯体的波导腔相接，导孔的另一端开口于封装外壳的外表面，导孔与波导腔处于一条直线上，导孔的径向截面与波导腔的径向截面尺寸一致。本发明太赫兹滤波器既能保证滤波性能，同时又具有极好的强度，是对现有技术的一种重要改进。然而，上述滤波器结构复杂、加工步骤繁多，导致工艺成本非常高，并且所用衬底会增加太赫兹的损耗。

技术实现思路

1、发明目的：为了解决现有技术存在的技术问题，本发明旨在提供一种成本低、工艺简单且损耗少的窄带太赫兹带通滤波器，并且，本发明还提供了该滤波器的制备方法。

2、技术方案：本发明所述的窄带太赫兹带通滤波器，由铝箔纸组成，铝箔纸上有重复结构单元，结构单元由三条槽孔组成，呈“y”型，结构单元之间的距离为100-700μm，槽孔的宽度为20-70μm，长度为30-300μm，深度为5-20μm。

3、进一步地，所述的三条槽孔之间的夹角均为120°，太赫兹带通滤波器的频率为0.1-10thz。

4、本发明所述的窄带太赫兹带通滤波器的制备方法，按以下步骤：

5、(1)将铝箔纸的下表面粘接于衬底上，采用匀胶机在铝箔纸的上表面均匀涂覆az1500型光刻胶，再进行加热固化处理；

6、(2)采用光刻机对加热固化后的铝箔纸进行曝光处理，将具有重复结构单元“y”的光掩模板置于铝箔纸上表面的光刻胶上；

7、(3)采用zj-100显影液对曝光后的光刻胶进行显影处理；

8、(4)将显影后的铝箔纸置于弱碱性溶液中进行刻蚀处理；

9、(5)将经刻蚀处理后的铝箔纸下表面上的衬底进行剥离处理，即得太赫兹带通滤波器。

10、进一步地，步骤(1)中，所述粘接的方式为：通过光刻胶或胶黏剂，可将铝箔纸牢牢固定于衬底上，有利于后续反应的稳定进行；涂覆的工艺为：先以500-600r/min的低转速进行匀胶，维持6-10s后，转速直接提高到4000-4500r/min的高转速进行甩胶，维持40-60s；所述加热固化的条件为：温度为90-100℃，时间为3-5min。

11、进一步地，步骤(4)中，所述刻蚀处理的时间为：10-20h；弱碱性溶液为氨水或碱性的显影液。

12、进一步地，步骤(1)和步骤(5)中，所述的衬底为有机玻璃时，有机玻璃粘结于铝箔纸下表面的方式为：采用匀胶机在有机玻璃的上表面均匀涂覆az1500型光刻胶，再将铝箔纸下表面贴在涂好光刻胶的有机玻璃衬底上，用另一干净的衬底对齐压紧使铝箔纸与有机玻璃衬底粘贴牢固，再将其放在加热台上加热，加热时应持续按压避免气泡产生；涂覆的工艺为：先以500-600r/min的低转速进行匀胶，维持4-6s后，转速直接提高到2500-3000r/min的高转速进行甩胶，维持40-60s；加热的参数为：温度为80-90℃，时间为2-2.5min；其剥离处理的方式为：将经刻蚀处理后的铝箔纸浸泡于n-甲基吡咯烷酮中，在30-50℃下，浸泡2-4h。

13、发明原理：频率选择表面是一种二维周期阵列结构，其与电磁波相互作用表现出明显的带通或带阻特性，通过合理地设计单元结构可以实现对不同中心频率的带通滤波。

14、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：

15、(1)本发明制得的太赫兹带通滤波器以铝箔纸为基体，原料单一、成本低和低太赫兹损耗，同时对频率为0.1-10thz的通过率高达90％以上；

16、(2)本发明所采用的制备方法通过采用光刻技术结合湿法刻蚀技术能够实现铝箔纸表面的刻蚀，工艺简单可调控。

技术特征：

1.一种窄带太赫兹带通滤波器，其特征在于，所述太赫兹带通滤波器由铝箔纸组成，铝箔纸上有重复结构单元，结构单元由三条槽孔组成，呈“y”型，结构单元之间的距离为100-700μm，槽孔的宽度为20-70μm，长度为30-300μm，深度为5-20μm。

2.根据权利要求1所述的太赫兹带通滤波器，其特征在于，所述的三条槽孔之间的夹角均为120°。

3.根据权利要求1所述的太赫兹带通滤波器，其特征在于，所述的太赫兹带通滤波器的频率为0.1-10thz。

4.一种权利要求1所述的窄带太赫兹带通滤波器的制备方法，其特征在于，按以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述粘接的方式为：通过光刻胶或胶黏剂。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述涂覆的工艺为：先以500-600r/min的低转速进行匀胶，维持6-10s后，转速直接提高到4000-4500r/min的高转速进行甩胶，维持40-60s。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述加热固化的条件为：温度为90-100℃，时间为3-5min。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述刻蚀处理的时间为：10-20h。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述弱碱性溶液为氨水或碱性的显影液。

10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(5)中，所述的衬底为有机玻璃时，其剥离处理的方式为：将经刻蚀处理后的铝箔纸浸泡于n-甲基吡咯烷酮中，在30-50℃下，浸泡2-4h。

技术总结
本发明公开了一种窄带太赫兹带通滤波器及其制备方法，所述滤波器由铝箔纸组成，铝箔纸上有重复结构单元，结构单元由三条槽孔组成，呈“Y”型，结构单元之间的距离为100‑200μm，槽孔的宽度为20‑70μm，长度为30‑80μm；制备方法为：(1)将铝箔纸的下表面粘接于衬底上，再在其上表面涂覆光刻胶，再进行加热固化；(2)再对加热固化后的铝箔纸进行曝光，将光掩模板置于铝箔纸上表面的光刻胶上；(3)采用显影液对曝光后的光刻胶进行显影；(4)将显影后的铝箔纸置于弱碱性溶液中进行刻蚀；(5)将经刻蚀处理后的铝箔纸下表面上的衬底进行剥离处理，即得太赫兹带通滤波器。相较于现有技术，本发明太赫兹带通滤波器具有成本低、制备工艺简单且损耗少的优势。

技术研发人员：陈健,迟天圆,石粒力,吴敬波,范克彬,苏润丰,涂学凑,张彩虹,金飙兵,吴培亨
受保护的技术使用者：南京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14