[发明专利]一种Q值可调且单双滤波通道可切换的太赫兹波滤波装置

说明书

技术领域

本发明属于太赫兹波技术领域，具体涉及一种Q值可调且单双滤波通道可切换的太赫兹波滤波装置。

背景技术

太赫兹(THz)波是位于微波和远红外线之间的电磁波，在生物医学、安全监测、无损伤探测、天文学、光谱与成像技术以及信息科学等领域有着广泛的应用。近年来，随着超快激光技术的发展，使得太赫兹脉冲的产生有了稳定、可靠的激发光源，使得人们能够研究太赫兹波。

太赫兹波段的开发和利用离不开太赫兹功能器件，太赫兹带阻波导是太赫兹应用的一种基本的功能器件，也是太赫兹检测领域的重要器件之一，其滤波效果决定了太赫兹波的信噪比和灵敏度。

表面等离子体在太赫兹波段的广泛研究为高性能太赫兹滤波器件的应用提供了极大的可能性(J.Appl.Phys.107(11),111101,2010)。但是，在金属表面激发的表面等离子体激元十分微弱，无法满足需求(Progressinquantumelectronics,32(1),1-41,2008)。2013年，陈麟等人(Applied.Physics.Lett.25,251105,2013)提出了一种利用波导实现单双频滤波通道切换的装置，在两个波导金属板上相对设置两个中心点比对称的浅凹槽，利用腔模(双频)和传输模(单频)之间的转换实现单双频滤波通道的切换，但其缺点是Q值不高(典型值为50)，且单频或双频滤波通道的频率调节范围很窄(不超过50GHz)，所以对环境要求严格。2014年，陈麟等人(Opt.Lett.39(15),4541-4544,2014)提出了单槽平行平板结构的太赫兹带阻滤波器件，利用单个槽的高阶腔模实现了高性能太赫兹多通道带阻滤波器件。这些器件，虽然能够在太赫兹波段实现通道可调，但是仍然存在Q值较低(40-60)和滤波通道可调范围较小的缺点，无法满足太赫兹通信的要求。

预计在不久的将来，太赫兹技术将会得到迅猛发展。在太赫兹通讯、成像和检测方面，如何实现Q值可调的单双滤波通道切换的高效带阻滤波器件一直是核心问题之一。

发明内容

本发明是为解决上述问题而进行的，通过一种提供Q值可调且单双滤波通道可切换的太赫兹波滤波装置，可在太赫兹透射谱中形成Q值大的双频滤波通道或Q值小的单频滤波通道，实现在较宽频率范围内产生带阻滤波效应。

本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种Q值可调且单双滤波通道可切换的太赫兹波滤波装置，具有这样的特征，包括：上金属板，底面平整光滑；下金属板，设置于上金属板下方，包括设置于下金属板顶端且间隔预定间距的第一凹槽以及第二凹槽；以及位移台部，用于调节上金属板所述下金属板之间的间距。其中，第一凹槽和第二凹槽的槽宽、槽深以及两槽边缘之间的最短间距均为太赫兹波波长量级，第一凹槽以及第二凹槽与上金属板以及下金属板之间的空间形成滤波装置的传输通道；太赫兹波的偏振方向含有与上金属板以及下金属板的长度方向一致的分量，太赫兹波在上金属板和下金属板之间形成低阶横电模式；位移台部调节上金属板以及下金属板之间的间距，在太赫兹透射谱中形成Q值大的双频滤波通道或Q值小的单频滤波通道。

本发明提供的Q值可调且单双滤波通道可切换的太赫兹波滤波装置，还可以具有这样的特征：位移台部包括分别与下金属板连接的水平位移台以及竖直位移台，水平位移台用于在和上金属板相平行的平面内调节下金属板的水平位移，竖直位移台用于在和上金属板相垂直的平面内调节下金属板的竖直位移。

本发明提供的Q值可调且单双滤波通道可切换的太赫兹波滤波装置，还可以具有这样的特征：低阶横电模式的太赫兹波的频率范围为0.1THz～3THz。

本发明提供的Q值可调且单双滤波通道可切换的太赫兹波滤波装置，还可以具有这样的特征：第一凹槽和第二凹槽相同，凹槽的深度为其宽度的3～10倍。

本发明提供的Q值可调且单双滤波通道可切换的太赫兹波滤波装置，还可以具有这样的特征：第一凹槽和第二凹槽之间的间距为500μm。

本发明提供的Q值可调且单双滤波通道可切换的太赫兹波滤波装置，还可以具有这样的特征：上金属板和下金属板之间的间距调节范围为500μm～1000μm。

本发明提供的Q值可调且单双滤波通道可切换的太赫兹波滤波装置，还可以具有这样的特征：金属板的材质为铝、铜、银、铁、镍、钛以及其合金中的任意一种。

本发明提供的Q值可调且单双滤波通道可切换的太赫兹波滤波装置，还可以具有这样的特征：凹槽中的介质为空气、水、二氧化硅以及环氧树脂中的任意一种。

发明作用与效果