[发明专利]一种“方环-四开口环”型的太赫兹低通角度滤波器

说明书

本发明请求保护一种“方环‑四开口环”型的太赫兹低通角度滤波器，其由若干个“方环‑四开口环”型矩形周期单元呈周期性排列组成，该矩形周期单元共有两层，由上至下分别是金属图案层、介质基底层，金属图案层紧贴在介质层表面，金属图案层为一个外方环加一个内四开口环，所述外方环为设置于外围的第一正方形环组成，内四开口环包括一个设置于第一正方形环内部且同轴同心的第二正方形环、以及四个连通并穿过第一正方形环和第二正方形环的长方形构成，四个长方形设置于第一正方形环和第二正方形环的四个中点位置处，且四个长方形互相之间不相交，太赫兹波斜入射到金属图案层时，会激发LC谐振，实现对斜入射波的滤波作用。

技术领域

本发明属于太赫兹低通角度滤波器技术，具体而言，是一种“方环-四开口环”型结构的全方向低通型太赫兹角度滤波器。

背景技术

太赫兹(THz)波是指频谱介于微波与红外波之间的波段，它不仅具有微波和光波的一些特征，还具有穿透能力强、光谱信息丰富、光子能量低和频带宽等特点，使其在雷达、通信、探测和成像等领域具有广泛的应用前景。

在电磁理论中，电磁波可以通过一些电磁参数进行表征，如：相位、幅度、频率、极化方式以及传播方向等。为了实现对电磁波的选择性控制，人们尝试设计相关器件，通过影响电磁参数来控制电磁波的传输，如极化转换器、吸收器以及滤波器等。频域滤波器：可以控制不同频率电磁波的透射或反射，实现对不同频率电磁波的选择；极化选择器：该器件可以控制不同极化方式的电磁波的透射或反射，实现对不同极化方向的电磁波的选择。角度滤波器：该器件可以控制不同传播方向的电磁波的透射或反射，实现对不同传播方向的电磁波的选择。目前，已经有大量的工作来实现根据太赫兹波的频率和极化方式对太赫兹波进行选择控制，如太赫兹吸收器、太赫兹极化转换器等。相较而言，能够对太赫兹波传播方向进行选择控制的器件进展缓慢，且目前的太赫兹角度滤波器存在对正入射太赫兹波的透射率低，角度选择性差，工作面窄，以及结构复杂、难以加工等问题。因此有必要设计出一种结构简单、对正入射太赫兹波的透射率高、适应于多个入射面且具有较好的角度选择特性的太赫兹角度滤波器来满足其在太赫兹波的隐私保护、高信噪比检测器等方面的需求。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种结构简单、对正入射太赫兹波的透射率高、角度选择性好、任意入射面、“方环-四开口环”型的太赫兹低通角度滤波器。本发明的技术方案如下：

一种“方环-四开口环”型的太赫兹低通角度滤波器，其由若干个“方环-四开口环”型矩形周期单元呈周期性排列组成，该矩形周期单元共有两层，由上至下分别是金属图案层、介质基底层，金属图案层紧贴在介质层表面，金属图案层为一个外方环加一个内四开口环，所述外方环为设置于外围的第一正方形环组成，内四开口环包括一个设置于第一正方形环内部且同轴同心的第二正方形环、以及四个连通并穿过第一正方形环和第二正方形环的长方形构成，四个长方形设置于第一正方形环和第二正方形环的四个中点位置处，且四个长方形互相之间不相交，其中，外方环通过增加金属面面积的方式增加对斜入射波的反射，内四开口环通过通过激发LC谐振的方式增加对斜入射波的反射，太赫兹波从金属图案层侧入射，入射太赫兹波波矢k与方环-四开口环平面的法线之间的角度为θ，电场E始终保持与y轴水平，电场E、磁场H和波矢k之间两两垂直，太赫兹波斜入射到金属图案层时，会激发LC谐振，实现对斜入射波的滤波作用。

进一步的，所述介质基底层的材料为聚酰亚胺、烧融石英、硅中的一种。

进一步的，所述介质基底层的介电常数为2.5～3.75，损耗正切为0.0027～0.30，其厚度为10～100μm。

进一步的，所述介质基底层在x、y方向周期长度均为300～500μm。

进一步的，所述金属图案层的厚度为0.1μm，电导率为4.561×10⁷S/m的金层。