[發(fā)明專利]基于圓柱型雙鏈結(jié)構(gòu)的太赫茲帶阻濾波器設(shè)計及加工方法

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• 申請日: 2022-12-20
• 公開（公告）號: CN115799782A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃峰;陳也琛;覃彬華;朱國鋒;王向峰
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學
• 主分類號: H01P1/20
• 分類號: H01P1/20;H01P1/22
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 郭東亮;蔡學俊

本發(fā)明提出基于圓柱型雙鏈結(jié)構(gòu)的太赫茲帶阻濾波器，所述濾波器的輸入端為一個平行設(shè)置金屬雙鏈的金屬雙鏈周期性結(jié)構(gòu)，輸出端為與金屬雙鏈周期性結(jié)構(gòu)相連的石英襯底，金屬雙鏈周期性結(jié)構(gòu)包括由規(guī)則緊密排列的多根金屬柱形體組合而成的柱型雙鏈；所述濾波器為帶阻濾波器，當濾波器的柱型雙鏈周期性結(jié)構(gòu)為圓柱型雙鏈周期性結(jié)構(gòu)時，柱形體為圓柱單元，帶阻濾波器的雙鏈徑向與入射太赫茲偏振之間的角度為極化角γ，通過調(diào)節(jié)圓柱單元間距或濾波器厚度來調(diào)節(jié)帶阻濾波器的帶寬，通過增大單元間距t來減小帶寬，或是通過減小圓柱單元厚度H來減小濾波帶寬；本發(fā)明所述的濾波器結(jié)構(gòu)可進行快速設(shè)計且器件性能優(yōu)異。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太赫茲器件和超材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是基于圓柱型雙鏈結(jié)構(gòu)的太赫茲帶阻濾波器設(shè)計及加工方法。

背景技術(shù)

本發(fā)明涉及太赫茲器件和超材料領(lǐng)域，特別是一種基于圓柱型雙鏈結(jié)構(gòu)的太赫茲帶阻濾波器的設(shè)計及加工方法，該方法通過FDTD模擬仿真，分析基于圓柱型雙鏈結(jié)構(gòu)的太赫茲帶阻濾波器的相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)對器件性能的影響，確定滿足設(shè)定中心頻率和帶寬的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)，并利用飛秒激光雙光子聚合結(jié)合光刻工藝加工制備樣品。該方法具有設(shè)計快速及器件性能優(yōu)異等特點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出基于圓柱型雙鏈結(jié)構(gòu)的太赫茲帶阻濾波器設(shè)計及加工方法，濾波器結(jié)構(gòu)可進行快速設(shè)計且器件性能優(yōu)異。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

基于圓柱型雙鏈結(jié)構(gòu)的太赫茲帶阻濾波器，所述濾波器的輸入端為一個平行設(shè)置金屬雙鏈的金屬雙鏈周期性結(jié)構(gòu)，輸出端為與金屬雙鏈周期性結(jié)構(gòu)相連的石英襯底，金屬雙鏈周期性結(jié)構(gòu)包括由規(guī)則緊密排列的多根金屬柱形體組合而成的柱型雙鏈。

所述濾波器為帶阻濾波器，當濾波器的柱型雙鏈周期性結(jié)構(gòu)為圓柱型雙鏈周期性結(jié)構(gòu)時，柱形體為圓柱單元，帶阻濾波器的雙鏈徑向與入射太赫茲偏振之間的角度為極化角γ，通過調(diào)節(jié)圓柱單元間距或濾波器厚度來調(diào)節(jié)帶阻濾波器的帶寬，通過增大單元間距t來減小帶寬，或是通過減小圓柱單元厚度H來減小濾波帶寬。

所述帶阻濾波器的中心頻率為0.8 THz時，入射角α對濾波器性能的影響可忽略。

當濾波器作為衰減器使用時，通過改變極化角γ來調(diào)節(jié)透射率。

基于圓柱型雙鏈結(jié)構(gòu)的太赫茲帶阻濾波器的設(shè)計方法，所述設(shè)計方法包括以下步驟；

步驟S1、定義濾波器結(jié)構(gòu)為圓柱型雙鏈周期性結(jié)構(gòu)，設(shè)定濾波器所需達到的中心頻率及帶寬性能指標；

步驟S2、利用FDTD模擬圓柱型雙鏈周期性結(jié)構(gòu)的雙鏈間距h、極化角γ、圓柱單元厚度H以及圓柱單元之間的間距t，分析這些參數(shù)對透射譜的影響；

步驟S3、根據(jù)步驟S2的分析結(jié)果，確定濾波器的各項參數(shù)。

基于圓柱型雙鏈結(jié)構(gòu)的太赫茲帶阻濾波器的加工方法，利用飛秒激光雙光子聚合結(jié)合光刻工藝加工制備太赫茲帶阻濾波器，包括以下步驟；

步驟A1、將石英玻璃作為加工濾波器樣品的襯底，將石英襯底在超聲波清洗機中清洗吹干，再將襯底放入勻膠機中，在其上均勻涂覆底膠和光刻膠；

步驟A2、以飛秒激光雙光子聚合工藝對襯底表面的圓柱外區(qū)域逐點曝光；

步驟A3、利用鍍膜機對步驟A2處理后的工件進行蒸鍍金，最后將工件浸入去膠液中進行去膠，將雙光子聚合曝光工藝中曝光區(qū)域的金屬去除，得到加工完成后的濾波器工件。

所述石英玻璃為直徑15 mm、厚50 μm的石英玻璃片。

步驟A3制成的濾波器工件，其器件的參數(shù)為半徑r=25 μm、間距h=350 μm、單元間距t=5 μm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：