一种太赫兹波带阻滤波装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于太赫兹波技术领域，具体涉及一种太赫兹波带阻滤波装置。
【背景技术】
[0002]太赫兹(THz)波是位于微波和远红外线之间的电磁波，在生物医学、安全监测、无损伤探测、天文学、光谱与成像技术以及信息科学等领域有着广泛的应用。近年来，随着超快激光技术的发展，使得太赫兹脉冲的产生有了稳定、可靠的激发光源，使得人们能够研宄太赫兹波。
[0003]太赫兹波段的开发和利用离不开太赫兹功能器件，太赫兹带阻波导是太赫兹应用的一种基本的功能器件，也是太赫兹检测领域的重要器件之一，其滤波效果决定了太赫兹波的信噪比和灵敏度。
[0004]表面等离子体在太赫兹波段的广泛研宄为高性能太赫兹滤波器件的应用提供了极大的可能性(J.Appl.Phys.107(11)，111101，2010)。但是，在金属表面激发的表面等离子体激元十分微弱，无法满足需求(Progress in quantum electronics, 32(1), 1-41, 2008)；自从Pendry等人(Phys.Rev.Lett.76 (25)，4773-4778，1996)在褶皱结构的金属表面中首次得到高强度的表面等离子体激元后，褶皱结构受到广泛的研宄；2014年，陈麟等人(Opt.Lett.39 (15) ,4541-4544，2014)提出了单槽平行平板结构的太赫兹带阻滤波器件，利用表面等离子体激产生的电磁诱导透明实现了高性能太赫兹带阻滤波器件。这些器件，虽然能够在太赫兹波段实现带阻滤波，但是只能在特定频率产生带阻滤波效果，却无法在较宽频率范围(>0.1THz)内产生带阻滤波效应。
[0005]预计在不久的将来，太赫兹技术将会得到迅猛发展。在太赫兹通讯、成像和检测方面，如何实现较宽频率范围的高效带阻滤波器件一直是核心问题之一。可以预见，实现高效低价的宽频滤波效果会对太赫兹各项应用有极大的促进作用。
【发明内容】
[0006]本发明是为解决上述问题而进行的，通过提供一种太赫兹波带阻滤波装置，实现在较宽频率范围内产生带阻滤波效应。
[0007]本发明采用了如下技术方案:
[0008]本发明提供的太赫兹波带阻滤波装置，为曲面型周期凹槽结构，包括:上金属光栅层，包括多个周期性交替排布上金属栅条和上介质栅条，上金属栅条和上介质栅条组成的光栅周期用于将入射波转化为表面等离子波；以及位于上金属光栅层下方，和上金属光栅层相对且结构相同的下金属光栅层，包括多个分别和上金属栅条以及上介质栅条相对的下金属栅条和下介质栅条。其中，上金属栅条和所述下金属栅条的表面为对称曲面，呈双曲面型或圆弧型曲面型，其中，圆弧半径R为6.5cm?15cm。上金属光栅层和下金属光栅层的光栅周期和入射波的波长处于同一数量级，表面等离子波在上金属栅条和下金属栅条之间往复运动，产生能带间隙，形成带阻，实现预定频率范围内的太赫兹波的过滤。
[0009]本发明提供的太赫兹波带阻滤波装置，还可以具有这样的特征:入射波以横磁模式入射。
[0010]本发明提供的太赫兹波带阻滤波装置，还可以具有这样的特征:入射波的频率范围为 0.1THz ?3THZO
[0011]本发明提供的太赫兹波带阻滤波装置，还可以具有这样的特征:太赫兹带阻滤波的带宽变宽。其中，太赫兹波带阻滤波装置能够过滤的太赫兹波的频率范围为
0.3-0.65THZO
[0012]本发明提供的太赫兹波带阻滤波装置，还可以具有这样的特征:金属栅条的材质为铝、铜、银、铁、镍以及钛中的任意一种。
[0013]本发明提供的太赫兹波带阻滤波装置，还可以具有这样的特征:金属栅条的材质为铝合金、铜合金、银合金、铁合金、镍合金、钛合金以及半导体材料中的任意一种。
[0014]本发明提供的太赫兹波带阻滤波装置，还可以具有这样的特征:介质栅条中的介质为空气、水、二氧化硅以及环氧树脂中的任意一种。
[0015]本发明提供的太赫兹波带阻滤波装置，还可以具有这样的特征:上金属光栅层设置十五个周期性交替排布的光栅周期。
[0016]发明作用与效果
[0017]本发明提供了一种太赫兹波带阻滤波装置，呈曲面型周期凹槽结构，具有上金属光栅层，包括多个周期性交替排布上金属栅条和上介质栅条以及位于上金属光栅层下方，和上金属光栅层相对且结构相同的下金属光栅层。由于上金属栅条和所述下金属栅条的表面为对称曲面，使得太赫兹带阻滤波的带宽较均为平面情况下的带宽增加30?50%。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的太赫兹波带阻滤波装置的结构示意图；
[0019]图2(a)是本发明太赫兹波带阻滤波装置的主视图；
[0020]图2 (b)是本发明太赫兹波带阻滤波装置的侧视图；
[0021]图3是本发明的入射波的传输特性效果图；
[0022]图4是本发明的三个不同深度的槽色散特性的对比图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图来说明本发明的【具体实施方式】。
[0024]图1为本实施例中的太赫兹波带阻滤波装置的结构示意图。
[0025]图2 (a)是本实施例太赫兹波带阻滤波装置的主视图；
[0026]图2 (b)是本实施例太赫兹波带阻滤波装置的侧视图；
[0027]如图1和图2(a)所示，太赫兹波带阻滤波装置100为一个曲面型周期凹槽结构，包括上金属光栅层I以及位于上金属光栅层I的下方，和上金属光栅层I相对且结构相同的下金属光栅层2。
[0028]上金属光栅层I包括多个周期性交替排布上金属栅条11和上介质栅条12，下金属光栅层2包括多个分别和上金属栅条11以及上介质栅条12相对的下金属栅条21和下介质栅条22。上金属栅条11和下金属栅条21的表面为对称曲面，曲面呈双曲面型或圆弧型。本实施例中优选圆弧型，如图2 (b)所不，圆弧半径R为6.5cm?15cm。
[0029]上金属栅条11和与之相邻的上介质栅条12共同形成一个上传输单元，即上金属光栅层I的光栅周期，同样，下金属栅条21和与之相邻的下介质栅条22也共同形成一个下传输单元。太赫兹波带阻滤波装置100包含多个上传输单元以及下传输单元，优选15个。
[0030]本实施例中的太赫兹波带阻滤波装置100的制备方法为:首先寻找两块长、宽、高分别不得小于1mm的金属毛坯，分别通过切削的方式得到曲面型凹槽，太赫兹波带阻滤波装置即可完成；而后将太赫兹波带阻滤波装置放置于太赫兹时域光谱(TDS)系统中，调节水平和竖直位移台，以及光斑的位置，使之照射到太赫兹波带阻滤波装置的中心位置；最后调节太赫兹波的偏振方向，使电磁波的磁场偏振方向含有平行于两金属光栅层的分量。
[0031]当太赫兹波以横磁模入射到太赫兹波带阻滤波装置100时，在上金属