一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器制造技术

本发明专利技术为一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，硅基底有通孔，其上为二维阵列，太赫兹波从二维阵列上方进入，穿过二维阵列得到滤波，从通孔射出。矩形可动框架套在二维阵列外，框架左右连接静电梳齿驱动器的活动梳齿，阵列中同一行的U形结构或胖T形结构连接框架内侧，框架前后端连接折叠弹簧。直流电压驱动静电梳齿驱动器工作，带动可动框架移动，U形结构和胖T形结构发生相对运动，以改变它们的间距，调节控制本带通滤波器的透过率和中心频率，从而显著提高了太赫兹带通滤波器的性能，并拓展其应用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太赫兹
，特别涉及一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器。
技术介绍
太赫兹波(Terahertz，简称THz)是指在微波和红外光谱之间，频率范围为0.1THz到10THz的电磁波(1THz＝1012Hz),在电磁波谱上位于超高频率微波到远红外辐射之间的特殊区域。太赫兹波具有安全性好(不会产生电离)、穿透性强和物质识别的指纹谱特征等优点，广泛用于机场、海关安监、生物医学和工业无损检测等重要领域。太赫兹技术应用中的关键技术之一是如何操控太赫兹波。实际应用中，由于环境噪声以及应用需要的限制等，需滤除不需要的频率范围和噪声，以提高系统的性能，如:很多结构复杂的高分子化学品，生物医学制品，在某些特定波段具有指纹式的特征谱线，当待检物质组分复杂，对太赫兹波吸收强度不一的情况下，用太赫兹滤波器来祛除不需要的杂质信号。因而，太赫兹滤波器成为太赫兹技术广泛应用中的重要元件。目前，已陆续推出多种不同的太赫兹滤波器。已经商业化的太赫兹带通滤波器绝大部分都是采用金属网栅结构，这类滤波器制作完成后，只能针对特定的太赫兹波频率具有透过性，而且中心频率位置及其透过率都不可调节，大大限制了器件的可适用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，其阵列中的U形结构或胖T形结构经可动框架与静电梳齿驱动器连接，通过静电驱动U形结构和胖T形结构相对运动，不仅能够对太赫兹带通滤波器的中心频率位置进行调节，而且能够对中心频率处太赫兹波的透过率进行调节，从而大大拓展太赫兹滤波器的可适用范围。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是设计一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，主要包括硅基底和其上的二维阵列，所述二维阵列中的一个阵列单元包括一个U形结构和一个胖T形结构，胖T形结构下方的竖直部分嵌入U形结构内，二者的纵向中心线重合。U形结构和胖T形结构均为硅主体，顶面均为金属层。多个阵列单元构成二维阵列，二维阵列的边长为入射太赫兹波束的直径1.0～1.5倍。硅基底有通孔，通孔的中心与阵列的中心重合，通孔的最大线径小于或等于二维阵列的最大边长。太赫兹波从二维阵列上方进入，穿过二维阵列得到滤波，从通孔射出。本专利技术的太赫兹带通滤波器在硅基底上还有一个可动框架和多个静电梳齿驱动器。可动框架为矩形框架，套在二维阵列外围，多个静电梳齿驱动器对称地固定安装于可动框架左右两侧外的硅基底上，静电梳齿驱动器的固定梳齿和活动梳齿交错排列，固定梳齿连接A锚点；活动梳齿经弹簧与B锚点相连接。在固定梳齿和活动梳齿之间施加直流驱动电压时，活动梳齿将移动。静电梳齿驱动器的活动梳齿与相邻的可动框架外侧相连接。静电梳齿驱动器的活动梳齿在直流电压驱动下移动时带动可动框架移动。可动框架的前、后侧各连接折叠弹簧一端，折叠弹簧另一端连接C锚点。所述二维阵列同一行中每个阵列单元的胖T形结构的T形上方的横向部分相互连接，左右两端的胖T形结构横向部分的外端连接D锚点。二维阵列同一行中相邻阵列单元的U形结构相互连接，左右两端U形结构的外端连接可动框架内侧。或者，所述二维阵列同一行中每个阵列单元的胖T形结构的T形上方的横向部分相互连接，左右两端的胖T形结构横向部分的外端连接可动框架内侧；二维阵列同一行中相邻阵列单元的U形结构相互连接，左右两端U形结构的外端连接D锚点。A、B、C和D锚点与硅基底固定连接，且与硅基底之间有绝缘层。静电梳齿驱动器驱动可动框架移动，可动框架带动U形结构或者胖T形结构运动，改变U形结构和胖T形结构之间的间距，从而调节控制本带通滤波器的透过率和中心频率。所述U形结构和胖T形结构顶面的金属层为金层、银层、铜层和铝层中的任一种，厚度为0.05～0.8微米。所述绝缘层为氧化铝层或者氧化硅层，厚度为0.5～2微米。所述的U形结构、胖T形结构、可动框架、静电梳齿驱动器、折叠弹簧的材料均为硅，厚度相同、为10～100微米。所述二维阵列每个阵列单元的边长为100～300微米。所述每个阵列单元中的U形结构的线宽度为6～30微米，胖T形结构水平部分线宽度为6～20微米，竖直部分线宽度为40～240微米。所述胖T形结构竖直部分底端与U形结构内底之间的距离为二者的下间距d，二者的最小初始下间距，即d的最小值为3～10微米，所述胖T形结构水平部分下侧与U形结构竖直部分顶端之间的距离为二者的上间距d’，d’的最小值为5～12微米；U形结构底部与相邻的下一行的胖T形结构顶部之间的距离为阵列的行间距，行间距的最小值为3～10微米；胖T形结构竖直部分的两侧与U形结构的内侧的距离均为3～10微米。当下间距d为最小值时可动框架前、后侧的折叠弹簧均为初始状态。下间距d为最小值时，上间距d’也为最小值，行间距为最大值；下间距d为最大值时，d’也为最大值，行间距为最小值。所述与可动框架前、后侧相连接的折叠弹簧为2～8个，它们的安装位置以可动框架中心为对称，折叠弹簧线宽度为2～8微米。所述可动框架的线宽度为3～12微米。所述的静电梳齿驱动器的固定梳齿和活动梳齿的数量各为5～50，梳齿长度为20～200微米，宽度为3～10微米，相邻梳齿的间距为3～8微米。与现有技术相比，本专利技术一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器的优点为：静电梳齿驱动器驱动可动框架，带动胖T形结构或U形结构运动，改变胖T形结构和U形结构之间的间距，从而实现了太赫兹带通滤波器中心频率和透过率的动态调节控制，显著提高了太赫兹带通滤波器的性能，并拓展其应用范围。附图说明图1本通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器实施例结构俯视图；图2图1中A-A向剖视图；图3为图1中一个阵列单元结构的俯视示意图；图4为图3中B-B剖视图。图中：1、硅基底，2、U形结构，3、胖T形结构，4、可动框架，5、折叠弹簧，6、静电梳齿驱动器，7、D锚点，8、B锚点，9、A锚点，10、C锚点，11、绝缘层，12、金属层，13、通孔。具体实施方式下面结合附图和具体实施例详细介绍本专利技术一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器。本通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器实施例如图1和2所示，硅基底1上有二维阵列，一个可动框架4和多个静电梳齿驱动器6。本例二维阵列共有9×6个阵列单元，边长为1620微米×1100微米。本例入射太赫兹波束的直径1100微米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，主要包括硅基底(1)和其上的二维阵列，所述二维阵列中的一个阵列单元包括一个U形结构(2)和一个胖T形结构(3)，胖T形结构(3)下方的竖直部分嵌入U形结构(2)内，二者的纵向中心线重合，U形结构(2)和胖T形结构(3)硅主体的顶面为金属层(12)；多个阵列单元构成二维阵列，二维阵列的边长为入射太赫兹波束的直径1.0～1.5倍；硅基底(1)有通孔(13)，通孔(13)的中心与阵列的中心重合，通孔(13)的最大线径小于或等于二维阵列的最大边长；太赫兹波从二维阵列上方进入，穿过二维阵列得到滤波，从通孔(13)射出；其特征在于：所述硅基底(1)上还有一个可动框架(4)和多个静电梳齿驱动器(6)，可动框架(4)为矩形框架，套在二维阵列外围，多个静电梳齿驱动器(6)对称地固定安装于可动框架(4)左右两侧外的硅基底(1)上；静电梳齿驱动器(6)的固定梳齿和活动梳齿交错排列，固定梳齿连接A锚点(9)；活动梳齿经弹簧与B锚点(8)相连接，静电梳齿驱动器(6)的活动梳齿与相邻的可动框架(4)外侧相连接，静电梳齿驱动器(6)的活动梳齿在直流电压驱动下移动时带动可动框架(4)移动；可动框架(4)的前、后侧各连接折叠弹簧(5)一端，折叠弹簧(5)另一端连接C锚点(10)；所述二维阵列同一行中每个阵列单元的胖T形结构(3)的T形上方的横向部分相互连接，左右两端的胖T形结构(3)横向部分的外端连接D锚点(7)；二维阵列同一行中相邻阵列单元的U形结构(2)相互连接，左右两端U形结构(2)的外端连接可动框架(4)内侧；或者，所述二维阵列同一行中每个阵列单元的胖T形结构(3)的T形上方的横向部分相互连接，左右两端的胖T形结构(3)横向部分的外端连接可动框架(4)内侧；二维阵列同一行中相邻阵列单元的U形结构(2)相互连接，左右两端U形结构(2)的外端连接D锚点(7)；所述A锚点(9)、B锚点(8)、C锚点(10)和D锚点(7)与硅基底(1)固定连接，且与硅基底(1)之间有绝缘层(11)。...

【技术特征摘要】
1.一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，主要包括硅基底(1)
和其上的二维阵列，所述二维阵列中的一个阵列单元包括一个U形结构(2)
和一个胖T形结构(3)，胖T形结构(3)下方的竖直部分嵌入U形结构(2)
内，二者的纵向中心线重合，U形结构(2)和胖T形结构(3)硅主体的顶
面为金属层(12)；多个阵列单元构成二维阵列，二维阵列的边长为入射太赫
兹波束的直径1.0～1.5倍；硅基底(1)有通孔(13)，通孔(13)的中心与
阵列的中心重合，通孔(13)的最大线径小于或等于二维阵列的最大边长；
太赫兹波从二维阵列上方进入，穿过二维阵列得到滤波，从通孔(13)射出；
其特征在于：
所述硅基底(1)上还有一个可动框架(4)和多个静电梳齿驱动器(6)，
可动框架(4)为矩形框架，套在二维阵列外围，多个静电梳齿驱动器(6)
对称地固定安装于可动框架(4)左右两侧外的硅基底(1)上；静电梳齿驱
动器(6)的固定梳齿和活动梳齿交错排列，固定梳齿连接A锚点(9)；活动
梳齿经弹簧与B锚点(8)相连接，静电梳齿驱动器(6)的活动梳齿与相邻
的可动框架(4)外侧相连接，静电梳齿驱动器(6)的活动梳齿在直流电压
驱动下移动时带动可动框架(4)移动；可动框架(4)的前、后侧各连接折
叠弹簧(5)一端，折叠弹簧(5)另一端连接C锚点(10)；
所述二维阵列同一行中每个阵列单元的胖T形结构(3)的T形上方的横
向部分相互连接，左右两端的胖T形结构(3)横向部分的外端连接D锚点(7)；
二维阵列同一行中相邻阵列单元的U形结构(2)相互连接，左右两端U形结
构(2)的外端连接可动框架(4)内侧；或者，所述二维阵列同一行中每个
阵列单元的胖T形结构(3)的T形上方的横向部分相互连接，左右两端的胖
T形结构(3)横向部分的外端连接可动框架(4)内侧；二维阵列同一行中
相邻阵列单元的U形结构(2)相互连接，左右两端U形结构(2)的外端连
接D锚点(7)；
所述A锚点(9)、B锚点(8)、C锚点(10)和D锚点(7)与硅基底(1)
固定连接，且与硅基底(1)之间有绝缘层(11)。
2.根据权利要求1所述的通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，
其特征在于：
所述U形结构(2)和胖T形结构(3)顶面的金属层(12)为金层、银
层、铜层和铝层中的任一种，厚度为0.05～0.8...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡放荣，李鹏，陈元枝，王月娥，陈涛，牛军浩，王志远，殷贤华，张文涛，韩家广，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45