多滤波峰可调谐带通滤波器及调节方法技术

本发明专利技术涉及一种多滤波峰可调谐带通滤波器及调节方法，包括两部分，两部分结构形状、大小、厚度均相同，每部分都由两种不同折射率的电介质L与H交错叠加，最后一层为电介质层D，结构为(LH)ND，电介质层H、L的厚度分别等于折射率的对应滤波峰的四分之一波长，电介质层D的材料同L但其厚度为L的2倍，两部分的电介质层D正相对，中间间隔G为空气，整个滤波器结构表示为：(LH)NDGD(HL)N，N为光子晶体的周期数。通过调节G的厚度，可改变滤波峰之间的距离。本发明专利技术结构简单，带通滤波峰调节方便，并且可以实现等间隔滤波峰进行波分复用，出现的多个滤波峰半高宽和透射率几乎相同，可通过调节滤波器俩部分参数弥补容差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太赫兹应用仪器，特别涉及一种基于一维光子晶体的。
技术介绍
太赫兹(THz)波是位于微波和远红外线之间的电磁波。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，使人们能够研究太赫兹。太赫兹在生物医学、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。而太赫兹波段的开发和利用离不开太赫兹功能器件，太赫兹滤波器由于是太赫兹无线通信领域的重要器件，其发展一直备受重视。2008年，美国俄克拉荷马州立大学的D.Grischkowsky等在《光学快报》上报道了利用电化学腐蚀方法制备了光子晶体谐振腔结构，实现了从0.75 1.05THz的窄带可调谐滤波(Opt.Lett.，33，348，2008)。2009年，基于二维介质的光子晶体太赫兹滤波得以实现。填充液晶等折射率可变材料，可以通过改变填充材料的折射率实现对滤波器的调谐。(J.0pt.Soc.AmB, 26 (I)，101，2009)。2012年，通过引入超材料(MetaMaterial),得到了超高带宽、较高透射的导通滤波器。(Chin.Phys.Lett.29(9)，094209，2012)但是，以上的方法都只涉及到至多一个通道可调谐滤波，并且最多只是用一个谐振腔，也无法产生多个滤波峰。
技术实现思路
本专利技术是针对太赫兹滤波器无法产生多个滤波峰的问题，提出了一种，能够在太赫兹波段内获得一至多宽频段高品质因素的带通滤波峰，或通过调节相关参数，实现该带通滤波峰的频移。本专利技术的技术方案为:一种多滤波峰可调谐带通滤波器，包括两部分，两部分结构形状、大小、厚度均相同，每部分都由两种不同折射率的电介质L与H交错叠加，最后一层为电介质层D，结构为(LH)nD,电介质层H、L的厚度分别等于电介质层折射率的对应滤波峰的四分之一波长，电介质层D的材料同L但其厚度为L的2倍，两部分的电介质层D正相对，中间间隔G为空气，整个滤波器结构表示为:(LH)nDGD(HL)N，N为光子晶体的周期数。所述两种电介质L与H分别为不同折射率的塑料、建筑材料或各种晶体和非晶体。一种多滤波峰可调谐带通滤波器调节方法，包括多滤波峰可调谐带通滤波器，具体包括如下步骤: 1)将滤波器一部分竖直固接在滤波器支架上，滤波器另一部分通过样品架竖直固接在位移台上，位移台包括水平位移台和竖直位移台两部分，滤波器两部分保持间距，形成多通道可调滤波器； 2)打开时域信号检测系统(TDS系统)，将搭建好的可调滤波器放入到TDS系统中合适的位置，先调节竖直位移台左右和上下位置，使滤波器两部分保持在一水平面放置，并使中心处于光路中光轴附近，然后通过水平位移台调节滤波器两部分间距，将中间间隔G的厚度调到初始位置，采集数据；3)再次调节位移台改变滤波器空气隙的厚度，采集数据，直到得到所有需要的滤波峰值。本专利技术的有益效果在于:本专利技术，结构简单，带通滤波峰调节方便，并且可以实现等间隔滤波峰进行波分复用，出现的多个滤波峰半高宽和透射率几乎相同，可通过调节滤波器俩部分参数弥补容差。附图说明图1为本专利技术多滤波峰可调谐带通滤波器结构示意 图2为本专利技术多滤波峰可调谐带通滤波器的实验装置 图3为本专利技术多滤波峰可调谐带通滤波器实例中不同空气隙G厚度的透射率曲线图。具体实施例方式如图1所示多滤波峰可调谐带通滤波器结构示意图，滤波器分两部分，两部分结构形状、大小、厚度均相同，每部分都由两种不同折射率的电介质L与H交错叠加，最后一层为电介质层D，结构为(LH)nD,电介质层H、L的厚度分别等于电介质层折射率的对应滤波峰的四分之一波长，电介质层D的材料同L但其厚度为L的2倍，形成双个对称的缺陷层即双腔，两部分的电介质层D正相对，中间间隔G为空气，整个结构可以表示为:(LH)nDGD(HL)N，N为光子晶体的周期数。如图2所示实验装置图，将其中一部分固定在样品架上，另一个部分通过样品架固定在位移台上，并通过调节位移台可以调节中央间隙G的厚度。通过调节中央间隙G的厚度，能够在太赫兹波段内获得一至多宽频段高品质因素的带通滤波峰。峰的数量由峰之间的间隔决定，而峰间隔可以通过调节中央间隙G的厚度而改变。在预想的频段上达到滤波的效果，实现多通道，波分复用的滤波功能。所述两种电介质分别为不同折射率的塑料、建筑材料或各种晶体和非晶体。所述的位移台由水平位移台和竖直位移台两部分，水平位移台控制滤波器两部分之间的空气隙G的厚度。本专利技术在低阶电磁波模式下，该滤波器可实现特定波长的多通道可调滤波，并且具有较高的带通滤波效果。通过调节中央间隙G的厚度，能够在太赫兹波段内获得一至多宽频段高品质因素的带通滤波峰。峰的数量由峰之间的间隔决定，而峰间隔可以通过调节中央间隙G的厚度而改变。电介质H与电介质L分别选取Si (3.42)和SiO2 (1.50)。设计滤波峰中心频率为0.5 THz，电介质层H与电介质层L的厚度为:44.12 ym和100 μπι。光子晶体的周期数N选为5。总的结构为(SiO2 Si)5D⑶(Si SiO2)5。滤波器两部分分别固定在支架和样品架上，并调节滤波器两部分的相对位置及空气隙G的厚度。根据下面步骤操作: I)先用机械加工的方法按尺寸加工出多个相同厚度的Si片，再用沉积的方法将SiO2附于Si片上，最后使用夹子将5片组合成滤波器的两个部分。2)如图2所示，将滤波器一部分固接在滤波器支架上，滤波器另一部分通过样品架固接在位移台上。滤波器两部分保持间距，保持在一水平面放置，形成多通道可调滤波器。3)打开时域信号检测系统(TDS系统)，将搭建好的可调滤波器放入到TDS系统中合适的位置，先调节竖直位移台左右和上下位置，使滤波器两部分保持在一水平面放置，并使中心处于光路中光轴附近。然后通过水平位移台调节滤波器两部分保持间距，将空气隙G的厚度调为为150 μ m或其整数倍。水平位移台可改为螺旋测微计或类似装置，可以移动并测距的装置。4)调节水平位移台改变滤波器空气隙的厚度，采集数据。结构如图3所示从上到下，空气隙的厚度分别为:300、600、1200、1500 μπι时的透射率曲线图。本专利技术在太赫兹波段的低阶低阶电磁波模式下的特点如下:1、材料广泛，结构简单。仅需两种不同折射率的电介质即可，材料广泛，结构简单，易于加工。2、调节方便。不同的滤波效果，可以只通过调节中央间隙G的厚度，能够在太赫兹波段内获得一至多宽频段高品质因素的带通滤波峰。3、滤波峰位置可以估计和设计，原理简单。滤波峰中心频率完全由单层电介质厚度决定，为考虑折射率的对应滤波峰的四分之一波长。原理简单，易于估计和设计不同特定频率的滤波器。4、通过调节滤波器两个部分的间距可以弥补电介质层制作容差，实现设计好的指定频率处的滤波。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多滤波峰可调谐带通滤波器，其特征在于，包括两部分，两部分结构形状、大小、厚度均相同，每部分都由两种不同折射率的电介质L与H交错叠加，最后一层为电介质层D，结构为(LH)ND，电介质层H、L的厚度分别等于电介质层折射率的对应滤波峰的四分之一波长，电介质层D的材料同L但其厚度为L的2倍，两部分的电介质层D正相对，中间间隔G为空气，整个滤波器结构表示为：(LH)NDGD(HL)N，N为光子晶体的周期数。

【技术特征摘要】
1.一种多滤波峰可调谐带通滤波器，其特征在于，包括两部分，两部分结构形状、大小、厚度均相同，每部分都由两种不同折射率的电介质L与H交错叠加，最后一层为电介质层D，结构为(LH)nD,电介质层H、L的厚度分别等于电介质层折射率的对应滤波峰的四分之一波长，电介质层D的材料同L但其厚度为L的2倍，两部分的电介质层D正相对，中间间隔G为空气，整个滤波器结构表示为=(LH)nD⑶(HL)N，N为光子晶体的周期数。2.根据权利要求1所述基于一维光子晶体的多滤波峰可调谐带通滤波器，其特征在于，所述两种电介质L与H分别为不同折射率的塑料、建筑材料或各种晶体和非晶体。3.一种多滤波峰可调谐带通滤波器调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈麟，朱亦鸣，徐嘉明，高春梅，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：