[发明专利]一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器

说明书

本发明为一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，硅基底有通孔，其上为二维阵列，太赫兹波从二维阵列上方进入，穿过二维阵列得到滤波，从通孔射出。矩形可动框架套在二维阵列外，框架左右连接静电梳齿驱动器的活动梳齿，阵列中同一行的U形结构或胖T形结构连接框架内侧，框架前后端连接折叠弹簧。直流电压驱动静电梳齿驱动器工作，带动可动框架移动，U形结构和胖T形结构发生相对运动，以改变它们的间距，调节控制本带通滤波器的透过率和中心频率，从而显著提高了太赫兹带通滤波器的性能，并拓展其应用范围。

技术领域

本发明涉及太赫兹技术领域，特别涉及一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器。

背景技术

太赫兹波(Terahertz，简称THz)是指在微波和红外光谱之间，频率范围为0.1THz到10THz的电磁波(1THz＝10¹²Hz),在电磁波谱上位于超高频率微波到远红外辐射之间的特殊区域。太赫兹波具有安全性好(不会产生电离)、穿透性强和物质识别的指纹谱特征等优点，广泛用于机场、海关安监、生物医学和工业无损检测等重要领域。太赫兹技术应用中的关键技术之一是如何操控太赫兹波。实际应用中，由于环境噪声以及应用需要的限制等，需滤除不需要的频率范围和噪声，以提高系统的性能，如:很多结构复杂的高分子化学品，生物医学制品，在某些特定波段具有指纹式的特征谱线，当待检物质组分复杂，对太赫兹波吸收强度不一的情况下，用太赫兹滤波器来祛除不需要的杂质信号。因而，太赫兹滤波器成为太赫兹技术广泛应用中的重要元件。

目前，已陆续推出多种不同的太赫兹滤波器。已经商业化的太赫兹带通滤波器绝大部分都是采用金属网栅结构，这类滤波器制作完成后，只能针对特定的太赫兹波频率具有透过性，而且中心频率位置及其透过率都不可调节，大大限制了器件的可适用范围。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，其阵列中的U形结构或胖T形结构经可动框架与静电梳齿驱动器连接，通过静电驱动U形结构和胖T形结构相对运动，不仅能够对太赫兹带通滤波器的中心频率位置进行调节，而且能够对中心频率处太赫兹波的透过率进行调节，从而大大拓展太赫兹滤波器的可适用范围。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是设计一种通过静电驱动进行调节的太赫兹带通滤波器，主要包括硅基底和其上的二维阵列，所述二维阵列中的一个阵列单元包括一个U形结构和一个胖T形结构，胖T形结构下方的竖直部分嵌入U形结构内，二者的纵向中心线重合。U形结构和胖T形结构均为硅主体，顶面均为金属层。多个阵列单元构成二维阵列，二维阵列的边长为入射太赫兹波束的直径1.0～1.5倍。硅基底有通孔，通孔的中心与阵列的中心重合，通孔的最大线径小于或等于二维阵列的最大边长。太赫兹波从二维阵列上方进入，穿过二维阵列得到滤波，从通孔射出。

本发明的太赫兹带通滤波器在硅基底上还有一个可动框架和多个静电梳齿驱动器。可动框架为矩形框架，套在二维阵列外围，多个静电梳齿驱动器对称地固定安装于可动框架左右两侧外的硅基底上，静电梳齿驱动器的固定梳齿和活动梳齿交错排列，固定梳齿连接A锚点；活动梳齿经弹簧与B锚点相连接。在固定梳齿和活动梳齿之间施加直流驱动电压时，活动梳齿将移动。静电梳齿驱动器的活动梳齿与相邻的可动框架外侧相连接。静电梳齿驱动器的活动梳齿在直流电压驱动下移动时带动可动框架移动。可动框架的前、后侧共有2～8个折叠弹簧，可动框架的前侧连接部分在前侧的折叠弹簧一端，可动框架的后侧连接其余在后侧的折叠弹簧一端，所述折叠弹簧的另一端连接C锚点。

所述二维阵列同一行中每个阵列单元的胖T形结构的T形上方的横向部分相互连接，左右两端的胖T形结构横向部分的外端连接D锚点。二维阵列同一行中相邻阵列单元的U形结构相互连接，左右两端U形结构的外端连接可动框架内侧。

或者，所述二维阵列同一行中每个阵列单元的胖T形结构的T形上方的横向部分相互连接，左右两端的胖T形结构横向部分的外端连接可动框架内侧；二维阵列同一行中相邻阵列单元的U形结构相互连接，左右两端U形结构的外端连接D锚点。