研究目的
设计一种具有高传输效率、低成本和简单结构的太赫兹宽带滤波器,实现中心频率约4.07太赫兹且3分贝带宽超过2.2太赫兹。
研究成果
设计的太赫兹宽带滤波器在测试中实现了2.18 THz的3 dB带宽和38.1%的最大传输效率,与仿真结果一致。采用严格耦合波理论和遗传算法的方法是可行的,其结构简单、成本低,适合大规模生产及太赫兹通信和成像应用。
研究不足
实测传输效率(38.1%)低于模拟值(48.8%),这是由材料吸收、近似正入射条件及大气传输损耗所致。光谱数据因太赫兹波产生方法呈现多峰形态,导致带宽计算复杂化。
1:实验设计与方法选择:
采用严格耦合波理论与遗传优化算法相结合的方式,对二元简单周期亚波长结构(周期、占空比、槽深)的结构参数进行优化。适应度函数综合考虑了主瓣与旁瓣的平均透射效率误差和平坦度误差。
2:样品选择与数据来源:
该滤波器采用感应耦合等离子体反应离子刻蚀技术在硅衬底上制备,性能测试使用爱德万测试TAS7500系列太赫兹波段超宽带光谱分析系统完成。
3:实验设备与材料清单:
硅衬底(折射率3.42)、感应耦合等离子体反应离子刻蚀系统、爱德万测试TAS7500系列太赫兹光谱分析系统、用于结构表征的扫描电子显微镜。
4:42)、感应耦合等离子体反应离子刻蚀系统、爱德万测试TAS7500系列太赫兹光谱分析系统、用于结构表征的扫描电子显微镜。
实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:根据优化参数(周期:127.9微米,占空比:0.414,槽深:29.6微米)设计滤波器,制备后测试其透射效率和3dB带宽,通过多项式拟合测量数据以分析性能。
5:9微米,占空比:
5. 数据分析方法:从实验数据计算透射效率和3dB带宽,采用多项式拟合平滑多峰光谱数据,以便与仿真结果进行准确对比。
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