基于频率选择表面的偏振可调太赫兹滤波器制造技术

本发明专利技术提供了一种基于频率选择表面的偏振可调太赫兹滤波器，其特征在于，包括：基底；以及至少一个频率选择表面单元，固定在基底上且呈二维周期性排列，用于对入射的太赫兹波进行滤波处理，其中，频率选择单元具有呈螺旋线形的导线，用于与入射的太赫兹波发生谐振。在本发明专利技术中，频率选择单元因其导线为螺旋线形而使其具有非对称性的结构，从而使其在不同偏振方向上的特征参数不同，能够使得滤波器的中心频率发生偏移，解决了现有对称性频率选择滤波器无法根据入射电磁波偏振方向调节中心频率的问题；而且，具有中心频率透射率高、低损耗、选择性高、可调节中心频率、制作加工方便、成本低廉等优点。

Polarization tunable terahertz filter based on frequency selective surface

The present invention provides a polarization adjustable terahertz filter based on a frequency selective surface, which includes: the substrate, and at least one frequency selective surface unit, fixed on the substrate and in a two-dimensional periodic arrangement for filtering the incident terahertz wave, in which the frequency selection unit has a frequency selection unit. A spiral line used to resonate with the incident terahertz wave. In this invention, the frequency selection unit has an asymmetric structure because its wire is a spiral line, so that the characteristic parameters of the different polarization direction are different, and the central frequency of the filter can be offset, and the existing symmetric frequency selection filter can not be based on the polarization direction of the incident electromagnetic wave. In addition, it has the advantages of high transmission rate of central frequency, low loss, high selectivity, adjustable center frequency, convenient fabrication and low cost, etc.

【技术实现步骤摘要】
基于频率选择表面的偏振可调太赫兹滤波器
本专利技术属于太赫兹滤波器
，具体涉及一种基于频率选择表面的偏振可调太赫兹滤波器。
技术介绍
目前，太赫兹领域日益成为各国研究人员竞相研究的热点方向，在国内也掀起针对这一电磁频段的研究热潮。通常认为，太赫兹是0.1THz到10THz之间的电磁波，是电子学和光学间的过渡区域，有着重要的学术和应用研究价值。早在上世纪70年代，太赫兹波就引起了科学家的关注，但是由于这一波段的产生方法和探测手段相比于微波和光波还十分落后，对太赫兹波段各方面特性的研究和了解还非常有限，而且基本上还停留在理论层次上，形成了所谓的“太赫兹空隙”(TerahertzGap)。近些年来，随着电子学研究向高频段拓展，光学研究向低频段拓展，太赫兹技术取得了很大的进展。太赫兹在射电天文学、无损检测、生命科学、安全以及高速通信等方面实现了许多突破性的应用。太赫兹系统主要由辐射源、探测器和各种功能器件组成，但是由于系统噪声和应用需要等原因，需要滤除某些频率范围以提高系统的性能，因而太赫兹滤波器有着很重要的应用价值。现阶段，太赫兹滤波器有频率选择表面滤波器、微机电系统滤波器、波导腔体滤波器、单片微波集成电路滤波器、互补金属氧化物半导体滤波器和锗化硅滤波器。其中，频率选择表面空间滤波器在低频段的研究已经相当成熟，而在太赫兹频段频率选择表面的研究并不多。并且由于在太赫兹频段，频率选择表面的结构尺寸在微米量级，使得在低频频率选择表面滤波器中常用的电容加载(例如，加入变容二极管或PIN二极管等有源器件)进行调谐的方法在太赫兹频段频率选择表面滤波器中难以应用。目前，研究中的基于频率选择表面的太赫兹滤波器的调谐方法主要有以下三种：一是直接改变频率选择表面的几何结构参数，由于频率选择表面滤波器的滤波特性与其几何结构参数相关，可以通过重新设计其几何结构来改变滤波器的谐振频率，但是此方法每次都需要设计制作新的滤波器，成本太高且无法动态调节；二是用温度敏感材料(如锑化铟)制作表面结构，利用温度改变材料的特性参数，进而改变滤波器的谐振频率，但是滤波器的调节范围与温度相关，在很多应用中温度变化有限制，同时限制了调谐范围；三是利用外加强磁场、电场改变材料的特性参数，进而改变滤波器的谐振频率，然而很多应用中无法达到此条件。上述方法都存在着谐振频率调节不方便以及应用条件受限等问题，因此，研制出不受特殊条件限制、易于调节的太赫兹滤波器至关重要。
技术实现思路
针对上述现有太赫兹滤波器的谐振频率调节不方便的问题，本专利技术的目的是提供一种基于频率选择表面的偏振可调太赫兹滤波器，相较于现有的频率选择表面滤波器，其最大的特点是可以非常简单地通过旋转滤波器或调节太赫兹波偏振方向来进行调谐。为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：本专利技术提供一种基于频率选择表面的偏振可调太赫兹滤波器，其特征在于，包括：基底；以及至少一个频率选择表面单元，固定在基底上且呈二维周期性排列，用于对入射的太赫兹波进行滤波处理，其中，频率选择单元具有呈螺旋线形的导线，用于与入射的太赫兹波发生谐振。本专利技术提供的偏振可调太赫兹滤波器，还可以具有这样的特征：其中，二维周期性排列为M×N矩阵排列，M和N均为大于或等于1的自然数。本专利技术提供的偏振可调太赫兹滤波器，还可以具有这样的特征：其中，频率选择单元的横向尺寸为0.1～3000μm、纵向尺寸为0.1～3000μm，相邻的频率选择单元之间的横向间距为0.1～3000μm、纵向间距为0.1～3000μm。本专利技术提供的偏振可调太赫兹滤波器，还可以具有这样的特征：其中，螺旋线形为阿基米德螺旋线形、对数螺旋线形、赛马螺旋线形、等角螺旋线形、双曲螺旋线形、圆内螺旋线形、弯曲螺旋线形、连锁螺旋线形、柯奴螺旋线形以及欧拉螺旋线形中的一种或更多种。本专利技术提供的偏振可调太赫兹滤波器，还可以具有这样的特征：其中，螺旋线形的螺旋角度为α，(2n+0.25)π<α<(2n+2)π，n为大于或等于1的自然数。本专利技术提供的偏振可调太赫兹滤波器，还可以具有这样的特征：其中，导线由金、银、铝、铜、铁以及锡中的一种或更多种材料制成。本专利技术提供的偏振可调太赫兹滤波器，还可以具有这样的特征：其中，导线的横截面为矩形，该矩形的尺寸为宽0.01～500μm、高0.01～5μm，矩形的宽度方向平行于基底层的表面，高度方向垂直于基底层的表面。本专利技术提供的偏振可调太赫兹滤波器，还可以具有这样的特征：其中，基底由高阻半导体材料制成。本专利技术提供的偏振可调太赫兹滤波器，还可以具有这样的特征：其中，高阻半导体材料为高阻硅。本专利技术提供的偏振可调太赫兹滤波器，还可以具有这样的特征：其中，基底的厚度为50～500μm。专利技术作用与效果根据本专利技术所涉及的基于频率选择表面的偏振可调太赫兹滤波器，因为设置有基底以及设置在基底上的至少一个呈二维周期性排列的频率选择表面单元，该频率选择表面单元具有呈螺旋线形的导线，螺旋线形的导线使得频率选择表面单元具有非对称性的结构，所以，频率选择表面单元在不同偏振方向上的特征参数不同，能够使得滤波器的中心频率发生偏移而进行调节处理，解决了现有对称性频率选择滤波器无法根据入射电磁波偏振方向调节中心频率的问题。而且，与传统的对称性频率选择表面滤波器相比，具有中心频率透射率高、低损耗、选择性高、可调节中心频率、制作加工方便、成本低廉等优点。根据本专利技术的滤波器应用于太赫兹波段，扩大了太赫兹波领域的应用，为太赫兹滤波器的实用化提供了重要的技术支撑。附图说明图1是本专利技术的实施例中基于频率选择表面的偏振可调太赫兹滤波器的一个谐振单元的俯视图；图2是本专利技术的实施例中基于频率选择表面的偏振可调太赫兹滤波器的一个谐振单元的正视图；以及图3是本专利技术的实施例中基于频率选择表面的偏振可调太赫兹滤波器的工作原理示意图。具体实施方式下面结合附图详细描述本专利技术的基于频率选择表面的偏振可调太赫兹滤波器。本领域技术人员应当理解，下面描述的实施例仅是对本专利技术的示例性说明，而非用于对其作出任何限制。图1是本专利技术的实施例中基于频率选择表面的偏振可调太赫兹滤波器的一个谐振单元的俯视图；图2是本专利技术的实施例中基于频率选择表面的偏振可调太赫兹滤波器的一个谐振单元的正视图。如图1和图2所示，本实施例的基于频率选择表面的偏振可调太赫兹滤波器100，包括基底10以及至少一个频率选择表面单元20。如图1和图2所示，基底10用于承载频率选择表面单元20，由高阻半导体材料制成。在本实施例中，基底10为由高阻硅制成，具有良好的高阻特性；基底层10的厚度H为50～500μm。。如图1和图2所示，频率选择表面单元20固定设置在基底层10上且呈二维周期性排列，用于对入射的太赫兹波进行滤波处理。频率选择表面单元20具有呈螺旋线形的导线21，该螺旋线形的导线21作为谐振构件，用于与入射的太赫兹波发生谐振。导线21为由金、银、铝、铜、铁以及锡中的一种或更多种材料制成的线。也可以根据需要，金属线选用其他的电介质材料。在本实施例中，导线21的横截面为矩形，该矩形的尺寸为宽0.01～500μm、高0.01～5μm，矩形的宽度方向平行于基底层10的表面，高度方向垂直于基底层10的表面，即：矩形的宽度为d，如图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于频率选择表面的偏振可调太赫兹滤波器，其特征在于，包括：基底；以及至少一个频率选择表面单元，固定在所述基底上且呈二维周期性排列，用于对入射的太赫兹波进行滤波处理，其中，所述频率选择单元具有呈螺旋线形的导线，用于与入射的太赫兹波发生谐振。

【技术特征摘要】
1.一种基于频率选择表面的偏振可调太赫兹滤波器，其特征在于，包括：基底；以及至少一个频率选择表面单元，固定在所述基底上且呈二维周期性排列，用于对入射的太赫兹波进行滤波处理，其中，所述频率选择单元具有呈螺旋线形的导线，用于与入射的太赫兹波发生谐振。2.根据权利要求1所述的偏振可调太赫兹滤波器，其特征在于：其中，所述二维周期性排列为M×N矩阵排列，所述M和所述N均为大于或等于1的自然数。3.根据权利要求2所述的偏振可调太赫兹滤波器，其特征在于：其中，所述频率选择单元的横向尺寸为0.1～3000μm、纵向尺寸为0.1～3000μm，相邻的所述频率选择单元之间的横向间距为0.1～3000μm、纵向间距为0.1～3000μm。4.根据权利要求1所述的偏振可调太赫兹滤波器，其特征在于：其中，所述螺旋线形为阿基米德螺旋线形、对数螺旋线形、赛马螺旋线形、等角螺旋线形、双曲螺旋线形、圆内螺旋线形、弯曲螺旋线形、连锁螺旋线形、柯奴螺旋线形以及欧拉螺旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁明辉，朱亦鸣，刘照邦，毕凌志，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31