一种基于禁带相互作用的太赫兹波滤波器制造技术

本发明专利技术属于太赫兹波科学技术领域，具体涉及一种基于禁带相互作用的太赫兹波滤波器。基于禁带相互作用的太赫兹波滤波器，由两种圆柱状金属波导，波导A和波导B，波导A和波导B都基于布拉格共振，波导A和波导的B二阶模的零点位置不同。本发明专利技术基于一种新型的滤波原理，无复杂的光学系统。THz波入射无方向要求，滤波器双向可用。高的带外抑制。通过参数设计可改变滤波器的中心频率。滤波器结构简单，易于加工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太赫兹波科学
，具体涉及一种基于禁带相互作用的太赫兹波滤波器。
技术介绍
近年来，一系列新技术、新材料的发展，特别是超快激光技术的发展，使得太赫兹波(THz)技术在诸多应用领域引起人们的广泛关注。由于THz波具有透视性、瞬态性、宽带性(0.1THz～10THz)及低能性(其能量仅为4.1meV，是X射线的108分之一)等优良特性，使得THz波在宽带通信、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像、无损检测、安全检查等领域有着十分广阔的应用前景。现在人们对THz波技术的研究主要致力于两个方向，一是性能优良的THz波辐射源，另一个是高效、低损耗被动器件的研究。THz波主器件的研究进展直接影响着THz波技术的应用。尤其在无线高速通信、生物传感、分子检测及精密测量等应用中，紧凑小巧的THz波器件对于系统集成至关重要。因此，对尺度在波长量级、紧凑小巧和易于集成的THz波功能型波导器件的研究具有重要的科学意义和实际应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高效、低损耗的基于禁带相互作用的太赫兹波滤波器。本专利技术的目的是这样实现的：基于禁带相互作用的太赫兹波滤波器，由两种圆柱状金属波导，波导A和波导B，波导A和波导B都基于布拉格共振，波导A和波导的B二阶模的零点位置不同。所述波导A和波导B的周期个数均为6，两种波导为周期结构单元，每个周期起伏的变化是指管内壁由相邻凹凸环状的起伏结构构成，凸环称之为细管，凹环称为粗管，细管粗管长度相同为周期长度Λ的一半，周期起伏参数ε＝0.1R，细管内径为R-ε，粗管内径为R+ε，R为平均半径。所述的波导管壁材料为低损耗金属。所述的周期长度Λ满足 ( 2 πf r ( p ) / c ) 2 = ( k r ( p ) / L / 2 ) 2 + ( β + 2 n π / Λ ) 2 ]]>色散曲线为： f r p = c 2 π ( k r p R / 2 ) 2 + ( β + 2 n π Λ ) 2 ]]>其中，c为光速，f为透射谱的中心频率，p为第p阶横向模式，为第p阶Bessel函数的零点，R是周期变截面波导的平均内径，Λ是波导的周期长度，β是传播常数，n是Bragg共振的阶数，n的取值为0,1,2,3….。所述的中心频率f＝1THz，布拉格波导A的平均半径R1＝190.7μm，周期长度Λ1＝182.1μm，波导周期起伏参数ε＝0.1R，细管半径为171.63μm，粗管半径为209.77μm，布拉格波导B的平均半径R2＝224.26μm，波导周期长度Λ2＝155μm，波导周期起伏参数ε＝0.1R，即细管半径为139.5μm，粗管半径为170.5μm，波导A及波导B皆有5个周期，THz波从两侧入射。本专利技术的有益效果在于：1、一种新型的滤波原理，无复杂的光学系统。2、THz波入射无方向要求，滤波器双向可用。3、高的带外抑制。4、通过参数设计可改变滤波器的中心频率。5、滤波器结构简单，易于加工。附图说明图1为波导结构图。图2为布拉格波导A周期单元示意图。图3为布拉格波导B周期单元示意图。图4为两种布拉格波导色散曲线。图5为滤波器的透射谱线。图6为滤波器中心频率下的轴向场强分布。具体实施方式下面根据附图对本专利技术具体实施案例进行详细的描述。本专利技术提供一种基于禁带相互作用的太赫兹滤波器，包括：布拉格波导(A)和布拉格波导(B)，两波导为圆柱状金属声波导，两波导一体成形，周期皆为6个。两种波导根据所设中心频率会产生频域禁带，将两波导相接，在波导的连接处发生强烈的局域共振，产生一个局域模式，能量在连接处积累导致连接处的能量远高于入口，积累的能量向出口传播，由于波导对THz的衰减，慢慢降到和入口处THz波强度相当的地步，从而实现了高透过率的滤波，这种新型的滤波圆形可以广泛用于THz波波导型器件的研究。本专利技术滤波频率可调，且具有宽带，高的带外抑制等优点，可广泛用于THz系统当中。基于禁带相互作用的太赫兹波滤波器，是一种圆柱状金属波导。见说明书附图1，两种波导(AB两者连接在一起，形成一个复合波导。两波导(AB)都基于布拉格共振，区别在于二阶模的零点位置不同。布拉格共振为相同模式之间的相互作用，见说明书附图4(a)，在阴影处发生一阶布拉格共振，二阶模的零点位于l(1,1)和l(1，-1)交点下方，说明书附图4(b)，在阴影处同样发生一阶布拉格共振，二阶模的零点与l(1,1)和l(1，-1)的交点重合。布拉格共振导致谱带断裂，产生频率禁带，禁带范围可调控，在本专利技术中，两种波导设计的中心频率相同。由于禁带间的相互作用，在连接处发生局域共振，表现为禁带中出现一个透射峰，产生一个沿半径分布的高阶模场。见说明书附图1，两波导周期个数均为6。见说明书附图2和3为两种波导的周期结构单元，每个周期起伏的变化是指管内壁由相邻凹凸环状的起伏结构构成，凸环称之为细管，凹环称为粗管，细管粗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于禁带相互作用的太赫兹波滤波器，由两种圆柱状金属波导，波导A和波导B，其特征在于：波导A和波导B都基于布拉格共振，波导A和波导的B二阶模的零点位置不同。

【技术特征摘要】
1.一种基于禁带相互作用的太赫兹波滤波器，由两种圆柱状金属波导，波导A和波导B，其特征在于：波导A和波导B都基于布拉格共振，波导A和波导的B二阶模的零点位置不同。2.根据权利要求1所述的一种基于禁带相互作用的太赫兹波滤波器，其特征在于：所述波导A和波导B的周期个数均为6，两种波导为周期结构单元，每个周期起伏的变化是指管内壁由相邻凹凸环状的起伏结构构成，凸环称之为细管，凹环称为粗管，细管粗管长度相同为周期长度Λ的一半，周期起伏参数ε＝0.1R，细管内径为R-ε，粗管内径为R+ε，R为平均半径。3.根据权利要求1所述的一种基于禁带相互作用的太赫兹波滤波器，其特征在于：所述的波导管壁材料为低损耗金属。4.根据权利要求1所述的一种基于禁带相互作用的太赫兹波滤波器，其特征在于：所述的周期长度Λ满足 ( 2 πf r ( p ) / c ) 2 = ( k r ( p ) / L / 2 ) 2 + ( β + 2 n π / Λ ) 2 ]]>色散曲线为： f r p = c ...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊亚仙，桑汤庆，徐兰兰，陶智勇，张川，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23