本發(fā)明涉及太赫茲濾波器，尤其涉及一種多頻段太赫茲波濾波器。

背景技術(shù)：

二十一世紀(jì)被認為是太赫茲技術(shù)蓬勃發(fā)展的時代。目前，世界許多國家和地區(qū)的政府、企業(yè)、研究機構(gòu)和大學(xué)紛紛投入到太赫茲波的研發(fā)熱潮之中。我國自香山科技會議之后也有了太赫茲波技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃。太赫茲波(Terahertz，THz)又稱為T射線，通常是指0.1THz到10THz波段的電磁波，它是電磁波譜中最后一個未被全面認識與利用的頻率窗口。太赫茲波在頻譜上的特殊位置賦予其很多優(yōu)越特性，使其具有非常重要的學(xué)術(shù)價值和應(yīng)用價值，其中太赫茲通信是太赫茲的一個重要應(yīng)用，特別是太赫茲無線通信技術(shù)。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技術(shù)是推動太赫茲技術(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。

太赫茲波通信與微波射頻通信相比，太赫茲頻段帶寬更大，可提供高達10GB/s的無線傳輸速率；太赫茲波具有更好的保密性和抗干擾性，在國家安全領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，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、濾波頻率單一、成本高等諸多缺點，所以研究結(jié)構(gòu)簡單、成本低、尺寸小的太赫茲波濾波器意義重大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、濾波性能高的多頻段太赫茲波濾波器。技術(shù)方案如下：

一種多頻段太赫茲波濾波器，其特征在于包括第一圓形介質(zhì)柱12及位于呈二維正方形周期排列的第一圓形介質(zhì)柱12之間的信號輸入端1、第一信號輸出端2、第二信號輸出端3、第三信號輸出端4、第一折線波導(dǎo)5、直線波導(dǎo)6、第二折線波導(dǎo)7、第一諧振腔8、第二諧振腔9、橢圓形介質(zhì)柱10、第二圓形介質(zhì)柱11，在去除部分二維周期排列的第一圓形介質(zhì)柱12后形成了第一折線波導(dǎo)5、直線波導(dǎo)6和第二折線波導(dǎo)7，第一諧振腔8由第一圓形介質(zhì)柱12和橢圓形介質(zhì)柱10周期排列組成，第二諧振腔9由第一圓形介質(zhì)柱12和第二圓形介質(zhì)柱11周期排列組成；第一折線波導(dǎo)5、直線波導(dǎo)6、第二折線波導(dǎo)7自上而下順次排列，第一諧振腔8位于第一折線波導(dǎo)5和直線波導(dǎo)6之間、第二諧振腔9位于第二折線波導(dǎo)7和直線波導(dǎo)6之間，第一折線波導(dǎo)5的右端設(shè)有第一信號輸出端2，直線波導(dǎo)6右端設(shè)有第二信號輸出端3，直線波導(dǎo)6右端左端設(shè)有第一信號輸入端1，第二折線波導(dǎo)7的右端設(shè)有第三信號輸出端4；太赫茲波從信號輸入端1輸入，由于第一諧振腔8和第二諧振腔9的諧振頻率不同，不同頻段的太赫茲波回分別從第一信號輸出端2、第二信號輸出端3和第三信號輸出端3輸出，實現(xiàn)多頻段濾波功能。

所述的第一圓形介質(zhì)柱12的材料為硅，折射率為3.4，第一圓形介質(zhì)柱12半徑為5～7μm，第一圓形介質(zhì)柱12排列的周期為29～31μm。所述的第一諧振腔8中橢圓形介質(zhì)柱10的材料為硅，折射率為3.4，長軸為17～19μm，短軸為5～7μm。所述的第二諧振腔9中第二圓形介質(zhì)柱11的材料為硅，折射率為3.4，半徑為16～18μm。

本發(fā)明的多頻段太赫茲波濾波器具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊，濾波性能高，尺寸小，體積小，便于制作等優(yōu)點，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。

附圖說明

圖1是多頻段太赫茲波濾波器的二維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是多頻段太赫茲波濾波器各個輸出端輸出功率圖。

具體實施方式

如圖1所示一種多頻段太赫茲波濾波器，其特征在于包括第一圓形介質(zhì)柱12及位于呈二維正方形周期排列的第一圓形介質(zhì)柱12之間的信號輸入端1、第一信號輸出端2、第二信號輸出端3、第三信號輸出端4、第一折線波導(dǎo)5、直線波導(dǎo)6、第二折線波導(dǎo)7、第一諧振腔8、第二諧振腔9、橢圓形介質(zhì)柱10、第二圓形介質(zhì)柱11，在去除部分二維周期排列的第一圓形介質(zhì)柱12后形成了第一折線波導(dǎo)5、直線波導(dǎo)6和第二折線波導(dǎo)7，第一諧振腔8由第一圓形介質(zhì)柱12和橢圓形介質(zhì)柱10周期排列組成，第二諧振腔9由第一圓形介質(zhì)柱12和第二圓形介質(zhì)柱11周期排列組成；第一折線波導(dǎo)5、直線波導(dǎo)6、第二折線波導(dǎo)7自上而下順次排列，第一諧振腔8位于第一折線波導(dǎo)5和直線波導(dǎo)6之間、第二諧振腔9位于第二折線波導(dǎo)7和直線波導(dǎo)6之間，第一折線波導(dǎo)5的右端設(shè)有第一信號輸出端2，直線波導(dǎo)6右端設(shè)有第二信號輸出端3，直線波導(dǎo)6右端左端設(shè)有第一信號輸入端1，第二折線波導(dǎo)7的右端設(shè)有第三信號輸出端4；太赫茲波從信號輸入端1輸入，由于第一諧振腔8和第二諧振腔9的諧振頻率不同，不同頻段的太赫茲波回分別從第一信號輸出端2、第二信號輸出端3和第三信號輸出端3輸出，實現(xiàn)多頻段濾波功能。

所述的第一圓形介質(zhì)柱12的材料為硅，折射率為3.4，第一圓形介質(zhì)柱12半徑為5～7μm，第一圓形介質(zhì)柱12排列的周期為29～31μm。所述的第一諧振腔8中橢圓形介質(zhì)柱10的材料為硅，折射率為3.4，長軸為17～19μm，短軸為5～7μm。所述的第二諧振腔9中第二圓形介質(zhì)柱11的材料為硅，折射率為3.4，半徑為16～18μm。

實施例1

如圖1所示一種多頻段太赫茲波濾波器，其特征在于包括第一圓形介質(zhì)柱12及位于呈二維正方形周期排列的第一圓形介質(zhì)柱12之間的信號輸入端1、第一信號輸出端2、第二信號輸出端3、第三信號輸出端4、第一折線波導(dǎo)5、直線波導(dǎo)6、第二折線波導(dǎo)7、第一諧振腔8、第二諧振腔9、橢圓形介質(zhì)柱10、第二圓形介質(zhì)柱11，在去除部分二維周期排列的第一圓形介質(zhì)柱12后形成了第一折線波導(dǎo)5、直線波導(dǎo)6和第二折線波導(dǎo)7，第一諧振腔8由第一圓形介質(zhì)柱12和橢圓形介質(zhì)柱10周期排列組成，第二諧振腔9由第一圓形介質(zhì)柱12和第二圓形介質(zhì)柱11周期排列組成；第一折線波導(dǎo)5、直線波導(dǎo)6、第二折線波導(dǎo)7自上而下順次排列，第一諧振腔8位于第一折線波導(dǎo)5和直線波導(dǎo)6之間、第二諧振腔9位于第二折線波導(dǎo)7和直線波導(dǎo)6之間，第一折線波導(dǎo)5的右端設(shè)有第一信號輸出端2，直線波導(dǎo)6右端設(shè)有第二信號輸出端3，直線波導(dǎo)6右端左端設(shè)有第一信號輸入端1，第二折線波導(dǎo)7的右端設(shè)有第三信號輸出端4；太赫茲波從信號輸入端1輸入，由于第一諧振腔8和第二諧振腔9的諧振頻率不同，不同頻段的太赫茲波回分別從第一信號輸出端2、第二信號輸出端3和第三信號輸出端3輸出，實現(xiàn)多頻段濾波功能。

第一圓形介質(zhì)柱的材料為硅，折射率為3.4，第一圓形介質(zhì)柱半徑為6μm，第一圓形介質(zhì)柱排列的周期為30μm。所第一諧振腔中橢圓形介質(zhì)柱的材料為硅，折射率為3.4，長軸為18μm，短軸為6μm。第二諧振腔中第二圓形介質(zhì)柱的材料為硅，折射率為3.4，半徑為17μm。多頻段太赫茲波濾波器的各項性能指標(biāo)采用Rsoft軟件進行測試，得到各個輸出端輸出功率如圖2所示，可知，輸入太赫茲波為f₁＝3.278THz時，經(jīng)由第一信號輸出端輸出，輸出功率為97.5％，輸入太赫茲波為f₂＝3.547THz時，經(jīng)由第二信號輸出端輸出，輸出功率為98.8％，輸入太赫茲波為f₃＝3.748THz時，經(jīng)由第三信號輸出端輸出，輸出功率為99.1％，實現(xiàn)了多頻段濾波功能。