[發明專利]一種具有溫度調控的超薄的多通道太赫茲濾波器

無效

• 申請號: 200910025793.1
• 申請日: 2009-03-10
• 公開（公告）號: CN101504997A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 彭茹雯;吳昕;高峰;胡青;李德;林濤;王牧
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01P1/20
• 分類號: H01P1/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 樓高潮

一、技術領域

本發明屬于光電信息功能材料領域，具體地說是涉及一種具有溫度調控的超薄的多通道太赫茲濾波器。

二、背景技術

眾所周知，太赫茲頻率范圍處于電子學和光子學的交叉區域。近年來，隨著超快激光技術的迅速發展，太赫茲輻射成像技術以及時域光譜技術在生物醫學、安全檢查、工業無損檢測、空間物理、化學分析、軍事、通訊等領域有廣闊的應用前景。人們希望設計一些太赫茲器件能夠在太赫茲波段選頻，具有可調控的多通道的濾波功能。例如，2008年英國Exeter大學T.H.Isaac博士所在研究組研制了一種具有多通道濾波功能的太赫茲器件。該器件為一具有亞波長狹縫結構的銻化銦(InSb)半導體薄膜，膜厚456微米，當光垂直入射時，在0.1太赫茲至3太赫茲的范圍內得到五個透射峰(共振模式)，并且五個透射峰的頻率隨著縫寬的減小而減小，其透射率也隨著縫寬的減小而減小(詳情參見T.H.Isaac，J.Gómez?Rivas和J.R.Sambles等人發表于2008年美國《物理評論B》第77卷、第11期、第113411-1頁至113411-4頁的論文，即PhysicalReview?B，77，113411，2008)。

根據美國《物理評論B》的這篇報道，這種456微米厚太赫茲濾波器件的結構和光譜測量方法如下：

第一，制備出無摻雜的銻化銦(InSb)薄膜材料，膜厚456微米；該銻化銦薄膜材料在77K溫度下電導率為2400Sm^-1；

第二，利用金剛刀沿銻化銦晶面將銻化銦薄膜切開，在顯微鏡微米轉動平臺上把切開的兩個面對準平行，形成狹縫；

第三，在入射太赫茲輻射波的極化方向與狹縫方向垂直的條件下，用太赫茲光譜儀測量不同縫寬(從90微米到10微米之間變化)時該器件的垂直透射率。

目前，利用這種456微米厚太赫茲濾波器，可以在頻率為0.1至3太赫茲的范圍內得到五個透射峰，他們來源于由表面等離激元調制的類法布里-珀羅(Fabry-Pérot)共振效應，并且五個透射峰(共振模式)的頻率隨著縫寬的減小而減小，其透射率也隨著縫寬的減小而減小。從而該器件在太赫茲頻段具有多通道濾波功能。但是，該器件中太赫茲光透射率偏低(透射峰值處也僅為1.4％左右)，并且狹縫寬度不易調節(只能放在顯微鏡的微米轉動平臺上調節)，此外，銻化銦薄膜較厚(456微米)。因此，研制一種超薄的高透射率并且調控方便的新型多通道太赫茲濾波器頗有應用價值。

三、發明內容

1.發明目的

本發明的目的是提供一種具有溫度調控的超薄的多通道太赫茲濾波器，這種太赫茲波濾波器可以在頻率為0.1至3太赫茲的范圍內獲得五個共振透射峰，并且這五個共振模式的頻率基本不隨溫度變化(在225K至325K溫度范圍內頻率誤差不超過1％)，但相應的透射率隨溫度降低而增加，可用于多通道的太赫茲濾波器件等。

2.技術方案

一種具有溫度調控的超薄的多通道太赫茲濾波器，由襯底和銻化銦薄膜材料構成，其特征在于首先將襯底材料的表面制作成有周期起伏的正弦曲面，然后在襯底表面的正弦曲面上生長一層厚度為1.85-2.15微米的銻化銦薄膜，該多通道太赫茲濾波器，具有在電磁波頻率為0.1至3太赫茲的范圍內獲得五個共振透射峰，并且這五個共振模式的頻率從325K降至225K溫度范圍內頻率誤差不超過1％，但相應的透射率隨溫度降低而增加，其透射率高達90％～93％。

上述的襯底材料為高阻抗單晶硅或砷化鎵。

上述的襯底材料表面用光刻蝕技術制作成有周期起伏的正弦曲面，該正弦曲面的周期為735-765微米，表面起伏幅度為136-164微米。

上述的銻化銦薄膜材料是無摻雜銻化銦材料。