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一種q值可調且單雙濾波通道可切換的太赫茲波濾波裝置的制造方法

文檔序號:9378583閱讀:662來源:國知局
一種q值可調且單雙濾波通道可切換的太赫茲波濾波裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于太赫茲波技術領域,具體涉及一種Q值可調且單雙濾波通道可切換的太赫茲波濾波裝置。
【背景技術】
[0002]太赫茲(THz)波是位于微波和遠紅外線之間的電磁波,在生物醫學、安全監測、無損傷探測、天文學、光譜與成像技術以及信息科學等領域有著廣泛的應用。近年來,隨著超快激光技術的發展,使得太赫茲脈沖的產生有了穩定、可靠的激發光源,使得人們能夠研究太赫茲波。
[0003]太赫茲波段的開發和利用離不開太赫茲功能器件,太赫茲帶阻波導是太赫茲應用的一種基本的功能器件,也是太赫茲檢測領域的重要器件之一,其濾波效果決定了太赫茲波的信噪比和靈敏度。
[0004]表面等離子體在太赫茲波段的廣泛研究為高性能太赫茲濾波器件的應用提供了極大的可能性(J.Appl.Phys.107(11),111101,2010)。但是,在金屬表面激發的表面等離子體激元十分微弱,無法滿足需求(Progress in quantum electronics, 32 (I), 1-41, 2008) ο2013年,陳麟等人(Applied.Physics.Lett.25,251105,2013)提出了一種利用波導實現單雙頻濾波通道切換的裝置,在兩個波導金屬板上相對設置兩個中心點比對稱的淺凹槽,利用腔模(雙頻)和傳輸模(單頻)之間的轉換實現單雙頻濾波通道的切換,但其缺點是Q值不高(典型值為50),且單頻或雙頻濾波通道的頻率調節范圍很窄(不超過50GHz),所以對環境要求嚴格。2014年,陳麟等人(Opt.Lett.39 (15),4541-4544,2014)提出了單槽平行平板結構的太赫茲帶阻濾波器件,利用單個槽的高階腔模實現了高性能太赫茲多通道帶阻濾波器件。這些器件,雖然能夠在太赫茲波段實現通道可調,但是仍然存在Q值較低(40-60)和濾波通道可調范圍較小的缺點,無法滿足太赫茲通信的要求。
[0005]預計在不久的將來,太赫茲技術將會得到迅猛發展。在太赫茲通訊、成像和檢測方面,如何實現Q值可調的單雙濾波通道切換的高效帶阻濾波器件一直是核心問題之一。

【發明內容】

[0006]本發明是為解決上述問題而進行的,通過一種提供Q值可調且單雙濾波通道可切換的太赫茲波濾波裝置,可在太赫茲透射譜中形成Q值大的雙頻濾波通道或Q值小的單頻濾波通道,實現在較寬頻率范圍內產生帶阻濾波效應。
[0007]本發明采用了如下技術方案:
[0008]本發明提供了一種Q值可調且單雙濾波通道可切換的太赫茲波濾波裝置,具有這樣的特征,包括:上金屬板,底面平整光滑;下金屬板,設置于上金屬板下方,包括設置于下金屬板頂端且間隔預定間距的第一凹槽以及第二凹槽;以及位移臺部,用于調節上金屬板所述下金屬板之間的間距。其中,第一凹槽和第二凹槽的槽寬、槽深以及兩槽邊緣之間的最短間距均為太赫茲波波長量級,第一凹槽以及第二凹槽與上金屬板以及下金屬板之間的空間形成濾波裝置的傳輸通道;太赫茲波的偏振方向含有與上金屬板以及下金屬板的長度方向一致的分量,太赫茲波在上金屬板和下金屬板之間形成低階橫電模式;位移臺部調節上金屬板以及下金屬板之間的間距,在太赫茲透射譜中形成Q值大的雙頻濾波通道或Q值小的單頻濾波通道。
[0009]本發明提供的Q值可調且單雙濾波通道可切換的太赫茲波濾波裝置,還可以具有這樣的特征:位移臺部包括分別與下金屬板連接的水平位移臺以及豎直位移臺,水平位移臺用于在和上金屬板相平行的平面內調節下金屬板的水平位移,豎直位移臺用于在和上金屬板相垂直的平面內調節下金屬板的豎直位移。
[0010]本發明提供的Q值可調且單雙濾波通道可切換的太赫茲波濾波裝置,還可以具有這樣的特征:低階橫電模式的太赫茲波的頻率范圍為0.1THz?3THz。
[0011]本發明提供的Q值可調且單雙濾波通道可切換的太赫茲波濾波裝置,還可以具有這樣的特征:第一凹槽和第二凹槽相同,凹槽的深度為其寬度的3?10倍。
[0012]本發明提供的Q值可調且單雙濾波通道可切換的太赫茲波濾波裝置,還可以具有這樣的特征:第一凹槽和第二凹槽之間的間距為500 μm。
[0013]本發明提供的Q值可調且單雙濾波通道可切換的太赫茲波濾波裝置,還可以具有這樣的特征:上金屬板和下金屬板之間的間距調節范圍為500 μπι?1000 μπι。
[0014]本發明提供的Q值可調且單雙濾波通道可切換的太赫茲波濾波裝置,還可以具有這樣的特征:金屬板的材質為鋁、銅、銀、鐵、鎳、鈦以及其合金中的任意一種。
[0015]本發明提供的Q值可調且單雙濾波通道可切換的太赫茲波濾波裝置,還可以具有這樣的特征:凹槽中的介質為空氣、水、二氧化硅以及環氧樹脂中的任意一種。
[0016]發明作用與效果
[0017]本發明提供了一種Q值可調且單雙濾波通道可切換的太赫茲波濾波裝置,具有上金屬板;下金屬板,包括設置于其頂端上且間隔預定間距的第一凹槽以及第二凹槽;以及位移臺部,用于調節上金屬板以及下金屬板之間的間距,在太赫茲透射譜中形成Q值大的雙頻濾波通道或Q值小的單頻濾波通道。本發明創造性的在原有單個凹槽的基礎上又添加了一個凹槽,并將凹槽的深度加深,槽深為槽寬的3?10倍,形成雙深槽結構,當兩光柵板之間的間距較大時,雙深槽間的能量可以實現相互耦合,在太赫茲透射譜中形成Q值很大(600-700)的雙通道帶阻濾波效應,當減小金屬板間的間距時,雙槽之間耦合變弱,形成了槽里的高階腔模效應,使得透射譜中出現了 Q值較小(50-80)的單通道帶阻濾波效應。濾波通道的頻率調節范圍寬,最大可達0.03ΤΗζ,且當形成雙通道帶阻濾波效應時,Q值較現有技術中的濾波裝置的Q值大得多,進一步滿足了太赫茲波的通信要求。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明的Q值可調且單雙濾波通道可切換的太赫茲波濾波裝置的結構示意圖;
[0019]圖2是本發明的金屬光柵板的結構示意圖;
[0020]圖3是本發明的濾波裝置的傳輸效果圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖來說明本發明的【具體實施方式】。
[0022]圖1為本實施例中的Q值可調且單雙濾波通道可切換的太赫茲波濾波裝置的結構示意圖。
[0023]如圖1所示,Q值可調且單雙濾波通道可切換的太赫茲波濾波裝置100安裝于濾波裝置支架200上,包括上金屬板1、位于上金屬板I的下方,和上金屬板I相對的下金屬板2以及用來調整上金屬板I以及下金屬板2之間的間距的位移臺部3。
[0024]位移臺部3包括分別和下金屬板連接的水平位移臺31以及豎直位移臺31。水平位移臺31用于在和上金屬板相平行的平面內調節下金屬板2的水平位移,豎直位移臺32用于在和上金屬板I相垂直的平面內調節下金屬板2的豎直位移。
[0025]圖2為本實施例中的金屬光柵板的結構示意圖。
[0026]如圖2所示,金屬光柵板10包括上金屬板I以及和上金屬板I間隔一定間距d的下金屬板2,兩金屬光柵板之間的間距d可調,調節范圍為500?1000 μπι。
[0027]上金屬板I不帶凹槽,為實體金屬塊。下金屬板2的頂側面上帶有第一凹槽21和第二凹槽22,第一凹槽21和第二凹槽22相同,且相互平行。兩個凹槽的寬度、深度以及兩凹槽之間的間距P和所傳輸太赫茲波的波長在同一數量級,槽寬w優選460 μπι ;槽深h為槽寬的3?10倍,優選3?5倍;兩凹槽之間的間距P為500 μπι。
[0028]金屬光柵板10的材質可以是各種便于加工的金屬,如鋁、銅、銀、鐵、鎳、鈦以及其合金中的任意一種,也可以是能夠在太赫茲波段顯現出金屬導電特性的其他材料,如半導體材料。兩
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