基于科赫曲线分形结构太赫兹带通滤波器

发布时间：2021-12-18 08:47

　　太赫兹滤波器是太赫兹通信、太赫兹成像和太赫兹检测等太赫兹应用系统中不可或缺的功能器件。按照不同的分类方式,滤波器有不同的种类,常见的按照选频功能可分为高通滤波器、低通滤波器、带阻滤波器和带通滤波器。为了实现在太赫兹波段的滤波效果,世界各地的研究人员利用不同的结构、材料和控制方式实现了功能各异的太赫兹滤波器,但是考虑到设计的器件要应用到太赫兹系统中,成本低廉、结构简单、性能优越的太赫兹滤波器一直是研究人员的追求。分形概念自提出以来在很多研究领域都有了快速发展,但是在太赫兹波段的应用还不是很常见,特别是应用于太赫兹功能器件的设计。引入分形中科赫曲线的概念设计并制备了一种新型的太赫兹带通滤波器,该滤波器是在金属薄膜上刻蚀出科赫曲线分形结构,当太赫兹波垂直入射到该滤波器时候实现了在太赫兹波段的窄带滤波。在滤波器的设计过程中,追求理论与实验相结合,首先在电磁仿真软件中建立科赫曲线分形结构滤波器模型进行计算,探究分形结构应用于太赫兹波段进行滤波的可行性,在进行多次计算之后得到优化后的尺寸和结构,然后根据优化后的尺寸加工出科赫曲线分形结构太赫兹滤波器样品,并且将样品放在太赫兹时域光谱系统中进行实验测... 

【文章来源】：光谱学与光谱分析. 2020,40(03)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

(a)周期阵列示意图; (b)结构单元尺寸图; (c)方形科赫曲线

图2所示是滤波器的传输曲线, 包括透射系数S21和反射系数S11的仿真结果。 由图2可知, 当太赫兹波垂直入射时, 该滤波器在0.715 THz处产生谐振, 出现了透射增强的现象。 为了深入理解该科赫曲线分形结构滤波器的传输机理, 计算分析了该滤波器在谐振频率f=0.715 THz处的表面电场和表面电流分布。 从图3(a)可知, 谐振频率f=0.715 THz处的电场主要分布在左右两边分形结构的边缘, 强电场分布对应于强的电谐振, 主要反映了相邻谐振单元之间的强耦合。 由图3(b)可知, 谐振频率f=0.715 THz处的大电流主要沿着科赫曲线分布, 且左右两侧对称分布, 从而形成较强的电谐振。 当入射电磁波与谐振频率相同时, 将在该频率点产生太赫兹波透射增强现象。图3 科赫曲线分形结构太赫兹滤波器在谐振频率 0.715 THz处(a)电场和(b)表面电流分布

科赫曲线分形结构太赫兹滤波器在谐振频率 0.715 THz处(a)电场和(b)表面电流分布

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双金属环的超材料太赫兹宽频带通滤波器的设计与研究[J]. 高万,王建扬,吴倩楠.  激光与光电子学进展. 2021(05)
[2]基于表面增强拉曼散射的多环芳烃检测技术[J]. 邸志刚,杨健倓,王彪,贾春荣,王学沛,魏恒勇,裴瑗,吴振刚,姚建铨.  激光杂志. 2021(01)



本文编号：3542049