基于多種介質(zhì)柱的太赫茲波濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于多種介質(zhì)柱的太赫茲波濾波器，它包括介質(zhì)平板、第一介質(zhì)柱陣列、第二介質(zhì)柱陣列、第三介質(zhì)柱陣列、第四介質(zhì)柱陣列、第五介質(zhì)柱陣列、第六介質(zhì)柱陣列、第七介質(zhì)柱陣列、第八介質(zhì)柱陣列、第九介質(zhì)柱陣列、第十介質(zhì)柱陣列、第十一介質(zhì)柱陣列、第十二介質(zhì)柱陣列、第一矩形介質(zhì)柱、第二矩形介質(zhì)柱、第三矩形介質(zhì)柱、信號(hào)輸入端、信號(hào)輸出端，太赫茲波從信號(hào)輸入端輸入，特定頻率太赫茲波能從信號(hào)輸出端輸出，實(shí)現(xiàn)濾波功能。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、濾波性能高，尺寸小，成本低、易于集成等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
基于多種介質(zhì)柱的太赫茲波濾波器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及太赫茲波濾波器，尤其涉及一種基于多種介質(zhì)柱的太赫茲波濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，在電磁波譜上介于發(fā)展已相當(dāng)成熟的毫米波和紅外光之間的太赫茲波無(wú)疑是一個(gè)親新的研究領(lǐng)域。太赫茲波頻率0.1?1THz，波長(zhǎng)為30μηι?3mm。長(zhǎng)期以來(lái)，由于缺乏有效的太赫茲波產(chǎn)生和檢測(cè)方法，與傳統(tǒng)的微波技術(shù)和光學(xué)技術(shù)相比較，人們對(duì)該波段電磁輻射性質(zhì)的了解甚少，以至于該波段成為了電磁波譜中的太赫茲空隙。隨著太赫茲輻射源和探測(cè)技術(shù)的突破，太赫茲獨(dú)特的優(yōu)越特性被發(fā)現(xiàn)并在材料科學(xué)、氣體探測(cè)、生物和醫(yī)學(xué)檢測(cè)、通信等方面展示出巨大的應(yīng)用前景?？梢哉f(shuō)太赫茲技術(shù)科學(xué)不僅是科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的重要基礎(chǔ)問(wèn)題，又是新一代信息產(chǎn)業(yè)以及基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展的重大需求。高效的太赫茲輻射源和成熟的檢測(cè)技術(shù)是推動(dòng)太赫茲技術(shù)科學(xué)發(fā)展和應(yīng)用的首要條件，但太赫茲技術(shù)的廣泛應(yīng)用離不開滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域要求的實(shí)用化功能器件的支撐。在太赫茲通信、多譜成像、物理、化學(xué)等眾多應(yīng)用系統(tǒng)中，對(duì)太赫茲波導(dǎo)、開關(guān)、偏振分束器、濾波及功分等功能器件的需求是迫切的。
[0003]太赫茲波濾波器是一類重要的太赫茲波功能器件，近年來(lái)太赫茲波濾波器已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。然而現(xiàn)有的太赫茲波濾波器大都存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、濾波性能低、成本高等諸多缺點(diǎn)，所以研究結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、尺寸小的太赫茲波濾波器意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、濾波性能高的基于多種介質(zhì)柱的太赫茲波濾波器。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]—種基于多種介質(zhì)柱的太赫茲波濾波器，包括介質(zhì)平板、第一介質(zhì)柱陣列、第二介質(zhì)柱陣列、第三介質(zhì)柱陣列、第四介質(zhì)柱陣列、第五介質(zhì)柱陣列、第六介質(zhì)柱陣列、第七介質(zhì)柱陣列、第八介質(zhì)柱陣列、第九介質(zhì)柱陣列、第十介質(zhì)柱陣列、第i 介質(zhì)柱陣列、第十二介質(zhì)柱陣列、第一矩形介質(zhì)柱、第二矩形介質(zhì)柱、第三矩形介質(zhì)柱、信號(hào)輸入端、信號(hào)輸出端；介質(zhì)平板中設(shè)有第一介質(zhì)柱陣列、第二介質(zhì)柱陣列、第三介質(zhì)柱陣列、第四介質(zhì)柱陣列、第五介質(zhì)柱陣列、第六介質(zhì)柱陣列、第七介質(zhì)柱陣列、第八介質(zhì)柱陣列、第九介質(zhì)柱陣列、第十介質(zhì)柱陣列、第i 介質(zhì)柱陣列、第十二介質(zhì)柱陣列、第一矩形介質(zhì)柱、第二矩形介質(zhì)柱、第三矩形介質(zhì)柱，第一介質(zhì)柱陣列、第二介質(zhì)柱陣列、第三介質(zhì)柱陣列、第四介質(zhì)柱陣列、第五介質(zhì)柱陣列、第六介質(zhì)柱陣列均由兩個(gè)相同的矩形介質(zhì)柱上下排列組成，第七介質(zhì)柱陣列、第八介質(zhì)柱陣列、第九介質(zhì)柱陣列、第十介質(zhì)柱陣列、第i 介質(zhì)柱陣列、第十二介質(zhì)柱陣列均由兩排介質(zhì)柱組成，每排介質(zhì)柱均由五個(gè)正方形介質(zhì)柱和四個(gè)圓形介質(zhì)柱自左到右交錯(cuò)排列組成，第一介質(zhì)柱陣列、第七介質(zhì)柱陣列、第一矩形介質(zhì)柱、第十一介質(zhì)柱陣列、第六介質(zhì)柱陣列在介質(zhì)平板的上側(cè)自左到右順次排列，第七介質(zhì)柱陣列和第i 介質(zhì)柱陣列通過(guò)第一矩形介質(zhì)柱相連接，第二介質(zhì)柱陣列、第八介質(zhì)柱陣列、第二矩形介質(zhì)柱、第十二介質(zhì)柱陣列、第五介質(zhì)柱陣列在介質(zhì)平板的中部自左到右順次排列，第八介質(zhì)柱陣列和第十二介質(zhì)柱陣列通過(guò)第二矩形介質(zhì)柱相連接，第三介質(zhì)柱陣列、第九介質(zhì)柱陣列、第三矩形介質(zhì)柱、第十介質(zhì)柱陣列、第四介質(zhì)柱陣列在介質(zhì)平板的下側(cè)自左到右順次排列，第九介質(zhì)柱陣列和第十介質(zhì)柱陣列通過(guò)第三矩形介質(zhì)柱相連接，第二介質(zhì)柱陣列的左側(cè)中部設(shè)有信號(hào)輸入端，第五介質(zhì)柱陣列的右側(cè)中部設(shè)有信號(hào)輸出端;太赫茲波從信號(hào)輸入端輸入，特定頻率太赫茲波能從信號(hào)輸出端輸出，實(shí)現(xiàn)濾波功能。
[0007]上述技術(shù)方案可采用如下優(yōu)選方式:
[0008]所述的介質(zhì)平板的材料為折射率為1.63的聚合物，介質(zhì)平板中所有介質(zhì)柱的材料為硅，折射率為3.4。所述的第一介質(zhì)柱陣列、第二介質(zhì)柱陣列、第三介質(zhì)柱陣列、第四介質(zhì)柱陣列、第五介質(zhì)柱陣列、第六介質(zhì)柱陣列中矩形介質(zhì)柱的長(zhǎng)度均為98?102μπι，寬度均為19?21μπι，介質(zhì)柱中心之間的距離為9?Ι?μπι。所述的第七介質(zhì)柱陣列、第八介質(zhì)柱陣列、第九介質(zhì)柱陣列、第十介質(zhì)柱陣列、第i 介質(zhì)柱陣列、第十二介質(zhì)柱陣列中正方形介質(zhì)柱的邊長(zhǎng)為19?21μηι，圓形介質(zhì)柱的半徑為9?Ι?μπι，相鄰介質(zhì)柱中心之間的距離為39?41μηι。所述的第一矩形介質(zhì)柱、第二矩形介質(zhì)柱、第三矩形介質(zhì)柱的長(zhǎng)度均為39?41μπι，寬度均為15 ?17μπι0
[0009]本發(fā)明的基于多種介質(zhì)柱的太赫茲波濾波器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，，尺寸小，體積小，便于制作等優(yōu)點(diǎn)，滿足在太赫茲波成像、醫(yī)學(xué)診斷、太赫茲波通信等領(lǐng)域應(yīng)用的要求。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是基于多種介質(zhì)柱的太赫茲波濾波器的二維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是基于多種介質(zhì)柱的太赫茲波濾波器信號(hào)輸出端輸出功率圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所示，一種基于多種介質(zhì)柱的太赫茲波濾波器，包括介質(zhì)平板18、第一介質(zhì)柱陣列1、第二介質(zhì)柱陣列2、第三介質(zhì)柱陣列3、第四介質(zhì)柱陣列4、第五介質(zhì)柱陣列5、第六介質(zhì)柱陣列6、第七介質(zhì)柱陣列7、第八介質(zhì)柱陣列8、第九介質(zhì)柱陣列9、第十介質(zhì)柱陣列10、第i 介質(zhì)柱陣列11、第十二介質(zhì)柱陣列12、第一矩形介質(zhì)柱13、第二矩形介質(zhì)柱14、第三矩形介質(zhì)柱15、信號(hào)輸入端16、信號(hào)輸出端17;介質(zhì)平板18中設(shè)有第一介質(zhì)柱陣列1、第二介質(zhì)柱陣列2、第三介質(zhì)柱陣列3、第四介質(zhì)柱陣列4、第五介質(zhì)柱陣列5、第六介質(zhì)柱陣列6、第七介質(zhì)柱陣列7、第八介質(zhì)柱陣列8、第九介質(zhì)柱陣列9、第十介質(zhì)柱陣列10、第^^一介質(zhì)柱陣列11、第十二介質(zhì)柱陣列12、第一矩形介質(zhì)柱13、第二矩形介質(zhì)柱14、第三矩形介質(zhì)柱15，第一介質(zhì)柱陣列1、第二介質(zhì)柱陣列2、第三介質(zhì)柱陣列3、第四介質(zhì)柱陣列4、第五介質(zhì)柱陣列
5、第六介質(zhì)柱陣列6均由兩個(gè)相同的矩形介質(zhì)柱上下排列組成，第七介質(zhì)柱陣列7、第八介質(zhì)柱陣列8、第九介質(zhì)柱陣列9、第十介質(zhì)柱陣列10、第^ 介質(zhì)柱陣列11、第十二介質(zhì)柱陣列12均由兩排介質(zhì)柱組成，每排介質(zhì)柱均由五個(gè)正方形介質(zhì)柱和四個(gè)圓形介質(zhì)柱自左到右交錯(cuò)排列組成，兩端均為正方形介質(zhì)柱，中間由兩種介質(zhì)柱交錯(cuò)排布。第一介質(zhì)柱陣列1、第七介質(zhì)柱陣列7、第一矩形介質(zhì)柱13、第^ 介質(zhì)柱陣列11、第六介質(zhì)柱陣列6在介質(zhì)平板18的上側(cè)自左到右順次排列，第七介質(zhì)柱陣列7和第十一介質(zhì)柱陣列11通過(guò)第一矩形介質(zhì)柱13相連接，第二介質(zhì)柱陣列2、第八介質(zhì)柱陣列8、第二矩形介質(zhì)柱14、第十二介質(zhì)柱陣列12、第五介質(zhì)柱陣列5在介質(zhì)平板18的中部自左到右順次排列，第八介質(zhì)柱陣列8和第十二介質(zhì)柱陣列12通過(guò)第二矩形介質(zhì)柱14相連接，第三介質(zhì)柱陣列3、第九介質(zhì)柱陣列9、第三矩形介質(zhì)柱15、第十介質(zhì)柱陣列10、第四介質(zhì)柱陣列4在介質(zhì)平板18的下側(cè)自左到右順次排列，第九介質(zhì)柱陣列9和第十介質(zhì)柱陣列10通過(guò)第三矩形介質(zhì)柱15相連接，第二介質(zhì)柱陣列2的左側(cè)中部設(shè)有信號(hào)輸入端16，第五介質(zhì)柱陣列5的右側(cè)中部設(shè)有信號(hào)輸出端17;太赫茲波從信號(hào)輸入端16輸入，特定頻率太赫茲波能從信號(hào)輸出端17輸出，實(shí)現(xiàn)濾波功能。
[0013]所述的介質(zhì)平板18的材料為折射率為1.63的聚合物，介質(zhì)平板18中所有介質(zhì)柱的材料為硅，折射率為3.4。所述的第一介質(zhì)柱陣列1、第二介質(zhì)柱陣列2、第三介質(zhì)柱陣列3、第四介質(zhì)柱陣列4、第五介質(zhì)柱陣列5、第六介質(zhì)柱陣列6中矩形介質(zhì)柱的長(zhǎng)度均為98?102μπι，寬度均為19?21μηι，介質(zhì)柱中心之間的距離為9?I Ιμπι。所述的第七介質(zhì)柱陣列7、第八介質(zhì)柱陣列8、第九介質(zhì)柱陣列9、第十介質(zhì)柱陣列10、第^ 介質(zhì)柱陣列11、第十二介質(zhì)柱陣列12中正方形介質(zhì)柱的邊長(zhǎng)為19?21μηι，圓形介質(zhì)柱的半徑為9?I Ιμπι，相鄰介質(zhì)柱中心之間的距離為39?41μπι。所述的第一矩形介質(zhì)柱13、第二矩形介質(zhì)柱14、第三矩形介質(zhì)柱15的長(zhǎng)度均為39?41μηι，寬度均為15?17μηι。
[0014]實(shí)施例1
[0015]本實(shí)施例中，太赫茲波濾波器的結(jié)構(gòu)亦如前所述(圖1)，具體結(jié)構(gòu)在此不再贅敘。太赫茲波濾波器的結(jié)構(gòu)參數(shù)具體為:介質(zhì)平板的材料為折射率為1.63的聚合物，介質(zhì)平板中所有介質(zhì)柱的材料為硅，折射率為3.4。第一介質(zhì)柱陣列、第二介質(zhì)柱陣列、第三介質(zhì)柱陣列、第四介質(zhì)柱陣列、第五介質(zhì)柱陣列、第六介質(zhì)柱陣列中矩形介質(zhì)柱的長(zhǎng)度均為99μπι，寬度均為20μπι，上下相鄰兩個(gè)矩形介質(zhì)柱中心之間的距離為ΙΟμπι。所述的第七介質(zhì)柱陣列、第八介質(zhì)柱陣列、第九介質(zhì)柱陣列、第十介質(zhì)柱陣列、第^ 介質(zhì)柱陣列、第十二介質(zhì)柱陣列中正方形介質(zhì)柱的邊長(zhǎng)為20μηι，圓形介質(zhì)柱的半徑為ΙΟμπι，上下相鄰兩個(gè)圓形介質(zhì)柱中心之間的距離為40μπι。所述的第一矩形介質(zhì)柱、第二矩形介質(zhì)柱、第三矩形介質(zhì)柱的長(zhǎng)度均為40μπι，寬度均為16μπι。圖2為基于多種介質(zhì)柱的太赫茲波濾波器信號(hào)輸出端輸出功率圖，由圖可知，輸入太赫茲波為f = 1.93THz時(shí)，信號(hào)輸出端輸出功率最大，輸出功率為89.5 %。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于多種介質(zhì)柱的太赫茲波濾波器，其特征在于包括介質(zhì)平板(18)、第一介質(zhì)柱陣列(I)、第二介質(zhì)柱陣列(2)、第三介質(zhì)柱陣列(3)、第四介質(zhì)柱陣列(4)、第五介質(zhì)柱陣列(5)、第六介質(zhì)柱陣列(6)、第七介質(zhì)柱陣列(7)、第八介質(zhì)柱陣列(8)、第九介質(zhì)柱陣列(9)、第十介質(zhì)柱陣列(10)、第^ 介質(zhì)柱陣列(11)、第十二介質(zhì)柱陣列(12)、第一矩形介質(zhì)柱(13)、第二矩形介質(zhì)柱(14)、第三矩形介質(zhì)柱(15)、信號(hào)輸入端(16)、信號(hào)輸出端(17);介質(zhì)平板(18)中設(shè)有第一介質(zhì)柱陣列(I)、第二介質(zhì)柱陣列(2)、第三介質(zhì)柱陣列(3)、第四介質(zhì)柱陣列(4)、第五介質(zhì)柱陣列(5)、第六介質(zhì)柱陣列(6)、第七介質(zhì)柱陣列(7)、第八介質(zhì)柱陣列(8)、第九介質(zhì)柱陣列(9)、第十介質(zhì)柱陣列(10)、第^ 介質(zhì)柱陣列(11)、第十二介質(zhì)柱陣列(12)、第一矩形介質(zhì)柱(13)、第二矩形介質(zhì)柱(14)、第三矩形介質(zhì)柱(15)，第一介質(zhì)柱陣列(I)、第二介質(zhì)柱陣列(2)、第三介質(zhì)柱陣列(3)、第四介質(zhì)柱陣列(4)、第五介質(zhì)柱陣列(5)、第六介質(zhì)柱陣列(6)均由兩個(gè)相同的矩形介質(zhì)柱上下排列組成，第七介質(zhì)柱陣列(7)、第八介質(zhì)柱陣列(8)、第九介質(zhì)柱陣列(9)、第十介質(zhì)柱陣列(10)、第^ 介質(zhì)柱陣列(11)、第十二介質(zhì)柱陣列(12)均由兩排介質(zhì)柱組成，每排介質(zhì)柱均由五個(gè)正方形介質(zhì)柱和四個(gè)圓形介質(zhì)柱自左到右交錯(cuò)排列組成，第一介質(zhì)柱陣列(I)、第七介質(zhì)柱陣列(7)、第一矩形介質(zhì)柱(13)、第^ 介質(zhì)柱陣列(11)、第六介質(zhì)柱陣列(6)在介質(zhì)平板(18)的上側(cè)自左到右順次排列，第七介質(zhì)柱陣列(7)和第十一介質(zhì)柱陣列(11)通過(guò)第一矩形介質(zhì)柱(13)相連接，第二介質(zhì)柱陣列(2)、第八介質(zhì)柱陣列(8)、第二矩形介質(zhì)柱(14)、第十二介質(zhì)柱陣列(12)、第五介質(zhì)柱陣列(5)在介質(zhì)平板(18)的中部自左到右順次排列，第八介質(zhì)柱陣列(8)和第十二介質(zhì)柱陣列(12)通過(guò)第二矩形介質(zhì)柱(14)相連接，第三介質(zhì)柱陣列(3)、第九介質(zhì)柱陣列(9)、第三矩形介質(zhì)柱(15)、第十介質(zhì)柱陣列(10)、第四介質(zhì)柱陣列(4)在介質(zhì)平板(18)的下側(cè)自左到右順次排列，第九介質(zhì)柱陣列(9)和第十介質(zhì)柱陣列(10)通過(guò)第三矩形介質(zhì)柱(15)相連接，第二介質(zhì)柱陣列(2)的左側(cè)中部設(shè)有信號(hào)輸入端(16)，第五介質(zhì)柱陣列(5)的右側(cè)中部設(shè)有信號(hào)輸出端(I7);太赫茲波從信號(hào)輸入端(16)輸入，特定頻率太赫茲波能從信號(hào)輸出端(17)輸出，實(shí)現(xiàn)濾波功能。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多種介質(zhì)柱的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的介質(zhì)平板(18)的材料為折射率為1.63的聚合物，介質(zhì)平板(18)中所有介質(zhì)柱的材料為硅，折射率為3.4。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多種介質(zhì)柱的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的第一介質(zhì)柱陣列(I)、第二介質(zhì)柱陣列(2)、第三介質(zhì)柱陣列(3)、第四介質(zhì)柱陣列(4)、第五介質(zhì)柱陣列(5)、第六介質(zhì)柱陣列(6)中矩形介質(zhì)柱的長(zhǎng)度均為98?102μηι，寬度均為19?21Mi，介質(zhì)柱中心之間的距離為9?I Iym。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多種介質(zhì)柱的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的第七介質(zhì)柱陣列(7)、第八介質(zhì)柱陣列(8)、第九介質(zhì)柱陣列(9)、第十介質(zhì)柱陣列(10)、第十一介質(zhì)柱陣列(11)、第十二介質(zhì)柱陣列(12)中正方形介質(zhì)柱的邊長(zhǎng)為19?21μηι，圓形介質(zhì)柱的半徑為9?Ilym，相鄰介質(zhì)柱中心之間的距離為39?41μηι。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多種介質(zhì)柱的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的第一矩形介質(zhì)柱(13)、第二矩形介質(zhì)柱(14)、第三矩形介質(zhì)柱(15)的長(zhǎng)度均為39?41μηι，寬度均為15?17μηι。
【文檔編號(hào)】H01P1/20GK105870551SQ201610484735
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】李九生, 莫國(guó)強(qiáng), 孫建忠
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量大學(xué)