CN207753140U - 基于新型石墨烯可调太赫兹波滤波器 - Google Patents

基于新型石墨烯可调太赫兹波滤波器 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种新型石墨烯可调太赫兹波滤波器，它包括基底层以及位于基底层上方的第一石墨烯谐振器与位于第一石墨烯谐振器内部的第二石墨烯谐振器，太赫兹波信号从滤波器上方垂直入射，通过外加电压源调节石墨烯的费米能级，从而实现不同太赫兹波峰值的调谐，从而实现可调太赫兹波带阻滤波器。本实用新型具有结构紧凑、可调、尺寸小、滤波性能好等优点。

Description

基于新型石墨烯可调太赫兹波滤波器
技术领域
本发明涉及滤波器，尤其涉及一种新型石墨烯可调太赫兹波滤波器。
背景技术
近年来，在电磁波谱上介于发展已相当成熟的毫米波和红外光之间的太赫兹波无疑是一个崭新的研究领域。太赫兹波频率0.1～10THz，波长为30μm～3mm。由于太赫兹射线光子所具有的的能量一般仅有几毫电子伏，因此不容易破坏被检测物质。对于许多非金属非极性材料来说，由于它们对太赫兹波的吸收作用较小，因此只要结合相应的技术手段，就可以获得这种材料的内部信息。太赫兹的独特性能给THz时域光谱技术、THz成像技术、THz宽带通信、THz雷达、天文学、医学成像、安全检测等领域带来了深远影响。由于太赫兹射线的频率很高，因此它的空间分辨率自然也很高。太赫兹具有的广泛的科学前景被全世界所公认，其应用仍然处在不断的研究开发过程中。随着太赫兹辐射源和探测技术的突破，太赫兹独特的优越特性被发现并在材料科学、气体探测、生物和医学检测、通信等方面展示出巨大的应用前景。可以说太赫兹技术科学不仅是科学技术发展中的重要基础问题，又是新一代信息产业以及基础科学发展的重大需求。高效的太赫兹辐射源和成熟的检测技术是推动太赫兹技术科学发展和应用的首要条件，但太赫兹技术的广泛应用离不开满足不同应用领域要求的实用化功能器件的支撑。在太赫兹通信、多谱成像、物理、化学等众多应用***中，对太赫兹波导、开关、谐振器、滤波器及功分等功能器件的需求是迫切的。
发明内容
本发明为了克服现有技术不足，提供一种结构简单、滤波效率高的太赫兹波滤波器。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种新型石墨烯可调太赫兹波滤波器，其特征在于包括基底层以及位于基底层上方第一石墨烯谐振器，以及位于第一石墨烯谐振器内部的第二石墨烯谐振器。太赫兹波信号从滤波器上方垂直入射，通过外加电压源调节石墨烯的费米能级，从而实现不同太赫兹波峰值的调谐，从而实现可调太赫兹波带阻滤波器。本发明具有结构紧凑、可调、尺寸小、滤波性能好等优点。
所述的一种新型石墨烯可调太赫兹波滤波器，其特征在于基底层的材料为硅，折射率为3.4，长度与宽度分别为50～60μm，厚度为55～60μm。所述的一种新型石墨烯可调太赫兹波滤波器，其特征在于第一石墨烯谐振器的材料为石墨烯，其相对介电常数会随着外加电压源改变费米能级而变化，厚度仅为1nm，长度与宽度分别为50～60μm，线宽为2～5μm，上侧与下侧的间隙为3～5μm。所述的一种新型石墨烯可调太赫兹波滤波器，其特征在于第二石墨烯谐振器的材料与第一石墨烯谐振器相同，厚度为1nm，长度为10～15μm，宽度为20～25μm，线宽为2～5μm，中间的间隙为1～3μm。
本发明具有结构紧凑、可调、尺寸小、滤波性能好等优点。
附图说明
图1是新型石墨烯可调太赫兹波滤波器三维立体图；
图2是新型石墨烯可调太赫兹波滤波器二维结构图；
图3是当石墨烯费米能级为0.6eV时透过率性能曲线图；
图4是当石墨烯费米能级为0.8eV时透过率性能曲线图。
具体实施方式
如图1～2所示，一种新型石墨烯可调太赫兹波滤波器，其特征在于包括基底层以及位于基底层上方第一石墨烯谐振器，以及位于第一石墨烯谐振器内部的第二石墨烯谐振器。太赫兹波信号从滤波器上方垂直入射，通过外加电压源调节石墨烯的费米能级，从而实现不同太赫兹波峰值的调谐，从而实现可调太赫兹波带阻滤波器。本发明具有结构紧凑、可调、尺寸小、滤波性能好等优点。
所述的一种新型石墨烯可调太赫兹波滤波器，其特征在于基底层的材料为硅，折射率为3.4，长度与宽度分别为50～60μm，厚度为55～60μm。所述的一种新型石墨烯可调太赫兹波滤波器，其特征在于第一石墨烯谐振器的材料为石墨烯，其相对介电常数会随着外加电压源改变费米能级而变化，厚度仅为1nm，长度与宽度分别为50～60μm，线宽为2～5μm，上侧与下侧的间隙为3～5μm。所述的一种新型石墨烯可调太赫兹波滤波器，其特征在于第二石墨烯谐振器的材料与第一石墨烯谐振器相同，厚度为1nm，长度为10～15μm，宽度为20～25μm，线宽为2～5μm，中间的间隙为1～3μm。
实施例1
如图1～2所示，一种新型石墨烯可调太赫兹波滤波器，包括基底层1以及位于基底层1上方第一石墨烯谐振器2，以及位于第一石墨烯谐振器2内部的第二石墨烯谐振器3。太赫兹波信号从滤波器上方垂直入射，通过外加电压源调节石墨烯的费米能级，从而实现不同太赫兹波峰值的调谐，从而实现可调太赫兹波带阻滤波器。基底层1的材料为硅，折射率为3.4，长度与宽度分别为50μm，厚度为57μm。第一石墨烯谐振器2的材料为石墨烯，其相对介电常数会随着外加电压源改变费米能级而变化，厚度仅为1nm，长度与宽度分别为50μm，线宽为2μm，上侧与下侧的间隙为3μm，第二石墨烯谐振器3的材料与第一石墨烯谐振器相同，厚度为1nm，长度为10μm，宽度为20μm，线宽为2μm，中间的间隙为1μm。新型石墨烯可调太赫兹波滤波器的各项性能指标采用COMSOL Multiphysics软件进行测试，仿真时对一个单元结构设置周期性边界条件，结果显示，当石墨烯费米能级为0.6eV时，滤波器透过率性能曲线图如图3所示；当通过外加电压源改变石墨烯费米能级时，滤波器透过率性能曲线图如图4所示。

Claims (4)

1.一种新型石墨烯可调太赫兹波滤波器，其特征在于包括基底层(1)，以及位于基底层(1)上方第一石墨烯谐振器(2)，以及位于第一石墨烯谐振器(2)内部的第二石墨烯谐振器(3)，太赫兹波信号从滤波器上方垂直入射，通过外加电压源调节石墨烯的费米能级，从而实现不同太赫兹波峰值的调谐，从而实现可调太赫兹波带阻滤波器。
2.根据权利要求1所述的一种新型石墨烯可调太赫兹波滤波器，其特征在于基底层(1)的材料为硅，折射率为3.4，长度与宽度分别为50～60μm，厚度为55～60μm。
3.根据权利要求1所述的一种新型石墨烯可调太赫兹波滤波器，其特征在于第一石墨烯谐振器(2)的材料为石墨烯，其相对介电常数会随着外加电压源改变费米能级而变化，厚度仅为1nm，长度与宽度分别为50～60μm，线宽为2～5μm，上侧与下侧的间隙为3～5μm。
4.根据权利要求1所述的一种新型石墨烯可调太赫兹波滤波器，其特征在于第二石墨烯谐振器(3)的材料与第一石墨烯谐振器(2)相同，厚度为1nm，长度为10～15μm，宽度为20～25μm，线宽为2～5μm，中间的间隙为1～3μm。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109273805A (zh) * 2018-12-07 2019-01-25 金华伏安光电科技有限公司 一种基于石墨烯的可调滤波器
CN112886260A (zh) * 2021-01-12 2021-06-01 之江实验室 一种力/电双可调多频段反射式极化不敏感谐振器
CN113948871A (zh) * 2021-09-28 2022-01-18 西安交通大学 频率可调太赫兹电磁诱导透明器件及其频率调控方法和应用

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CN112886260B (zh) * 2021-01-12 2022-06-17 之江实验室 一种力/电双可调多频段反射式极化不敏感谐振器
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