一种超薄的太赫兹中高频宽带滤波器及其利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明属于太赫兹技术领域，具体涉及一种超薄的太赫兹中高频宽带滤波器及其 利记博彩app。
【背景技术】
[0002] 太赫兹波是所有电磁波中尚未得到很好地开发应用的最后一个波段，常被称为 "太赫兹间隙"。太赫兹波位于微波与红外光波之间，通常指的是频率为0. 1-10THZ，波长为 3000-30 y m这一范围的电磁波。太赫兹波具有脉冲窄、光子能量低、穿透性强等独特的物理 特性，使其在波谱成像、生物医学与环境科学、天文物理、安全监测与质量控制、材料科学、 通信技术等领域有广阔的应用前景。
[0003] 随着宽带稳定的大功率太赫兹源的获得，非制冷太赫兹探测技术逐渐受到重视。 2005年，麻省理工大学的A. W. Lee等以非制冷微测辐射热计焦平面阵列为探测器，搭建了 实时连续波的太赫兹成像系统，证实了微测辐射热计用于太赫兹成像的可行性(参见A. W. Lee, "Real-time, continuous-wave terahertz imaging by use of a microbolometer focal-plane array"，Optics Letters, 30(19): 2563-2565 (2005)文献）。非制冷微测 辐射热计的工作原理主要是将辐射的电磁波能量转化为热量，使探测器敏感材料的电学性 能发生变化而被检测。因此，为了提高系统的灵敏度，应尽可能让更宽频谱的太赫兹波进入 探测单元，转化为更多的热量。同时，为了提高系统的信噪比，还应滤除其它波段(如紫外、 可见光、红外、微波等)电磁波的干扰。所以，宽带太赫兹滤波器是提升太赫兹探测器性能的 一个关键技术。
[0004] 由于自然界缺乏有效的太赫兹响应材料，一种具有天然材料所不具备的超常电磁 响应性质的人工复合结构，即电磁超材料(Metamaterial，简称超材料)，一经提出，很快就 引起学术界与工业界的广泛注意。超材料可以提供高度可控的电磁响应，其响应范围可以 涵盖光波、红外、太赫兹、毫米波等波段。利用超材料，可以实现完美透镜、隐身斗篷、电磁波 完美吸收器、完美滤波器等特殊器件。
[0005] 频率选择表面（frequency selective surfaces，简称FSS)结构是超材料领域中 的研宄热点之一，FSS的每个周期单元等效于一个无源谐振器，将这种无源谐振器周期性 排列，可以对电磁波进行空间滤波。Mingzhi Lu等报道了一种中心频率为0.25THz的双 层方形四开口型的二阶带通太赫兹滤波器，该滤波器采用厚度为165 ym的单晶石英晶体 作为介质衬底，在227-283GHZ具有二阶带通特性，插入损耗约为2dB (参见Mingzhi Lu, "Second-order bandpass terahertz filter achieved by multilayer complementary metamaterial structures"，Optics Letters, 36(7): 1071-1073 (2011)文献）。对于这 种基于金属-电介质-金属结构的FSS结构滤波器，衬底材料的损耗和厚度对FSS结构的响 应特性影响较大。FSS结构的衬底厚度与谐振频率大致呈线性关系，厚度越薄，频率越高(参 见 Mingzhi Lu, "Second-order bandpass terahertz filter achieved by multilayer complementary metamaterial structures"， Optics Letters, 36(7): 1071-1073 (2011)文献)。所以，如果选择对太赫兹波损耗较小的石英作为衬底，制备带通中心为3THz 的FSS结构滤波器，为了避免在设计波段附近产生不必要的带通谐振峰，即形成法布里-珀 罗共振，石英衬底的厚度应该减薄至约20 y m。显然，如此薄的石英衬底将给滤波器的加工 和使用带来极大的困难。
[0006] 为了解决典型的衬底材料给FSS滤波器带来的各种问题，例如法布里-珀罗共 振、插入损耗等，一种解决方法是移除衬底，实现无衬底的FSS全金属结构。传统的全金属 结构的实现方法是：在一块石英衬底上旋涂光刻胶，光刻谐振图形单元后显影。然后，采 用电子束蒸发等技术沉积厚度大约为10 U m的低应力金属，如铜或镍。接着，超声剥离， 得到谐振图形的金属结构。最后，通过化学腐蚀释放背部石英衬底。采用这种方法，D.W. Porterfield等人成功地制作出工作中心频率位于585GHZ-2. ITHz的基于十字结构的太赫 兹滤波器（参见 D.W. Porterfield, "Resonant metal-mesh bandpass filters for the far infrared"，Applied Optics, 33(25): 6046-6052 (1994)文献）。遗憾的是，这种厚 金属（~10 ym)的剥离工艺，对光刻胶的旋涂厚度及曝光显影均要求较高。而且，只能实 现简单的谐振图形结构，对于复杂的图形结构，则难于实现。如果设计更高频的太赫兹滤波 器，谐振图形尺寸将缩小，对于较厚金属的剥离工艺，将更难于实现其精度要求。
[0007] 现有技术所涉及的太赫兹滤波器仅限于太赫兹的低频波段（< ITHz)，而且，其响 应带宽也较窄。目前为止，还没有在太赫兹的中高频波段（3-6THz)具有宽带响应的太赫兹 滤波器。由于传统的基于FSS结构的太赫兹滤波器的衬底材料的厚度大，由此将给滤波器 带来负面的法布里-珀罗共振、插入损耗大等问题。如果减小衬底的厚度，由于受到常用衬 底材料机械性能的限制，将给滤波器的加工和使用带来极大的困难。而对于传统的无衬底 的全金属结构，则需要剥离厚金属，所以也只能加工尺寸大、结构简单的谐振图形，限制了 其在太赫兹中高频滤波器的应用。由此可见，现有的滤波器结构与制造技术均制约了太赫 兹中高频宽带滤波器的发展。
[0008] 此外，在非制冷太赫兹被动探测领域，为了提高探测的灵敏度，兼顾探测器的信噪 比，需要太赫兹滤波器能够在太赫兹波段具有选择性的宽带透过性能，有效地阻止其它频 段电磁波的通过。因此，本领域亟待开发高效的太赫兹中高频宽带滤波器。
【发明内容】
[0009] 针对现有技术的不足，本发明提供一种超薄的太赫兹中高频宽带滤波器，有效地 降低了由衬底材料带来的插入损耗，消除了由传统的较厚衬底引起的法布里-珀罗共振， 抑制了不必要的谐振频带的产生。
[0010] 本发明的技术方案为：一种超薄的太赫兹中高频宽带滤波器，由下至上依次包括 一层或多层的非晶介质薄膜和一层或多层的金属薄膜，其中，所述的非晶介质薄膜被刻蚀 成方型或圆型当中的一种的周期性图形结构；所述的金属薄膜直接附在非晶介质薄膜的表 面，而且金属薄膜与非晶介质薄膜的形状相同。
[0011] 进一步地，所述非晶介质薄膜为氮化娃、氧化娃、氮氧化娃薄膜当中的一种或者是 它们的复合膜，其厚度为 lOnm-10 ym，最优为 100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、 700nm、800nm、900nm、lOOOnrn、1200nm、1500nm、1800nm、2000nm。
[0012] 进一步地，所述金属薄膜为 Al、Au、Ti、TiNx、TiSix、TiWx、W、WSi x、Ni、NiSi^ Ta、TaNp Fe、Pt、Cu、Ag、Cr、NiCr当中的一种或者是它们的复合物，金属薄膜的厚度为 5nm-4000nm，最优为 50nm、lOOnm、120nm、150nm、180nm、200nm、220nm、250nm、300nm、350nm、 400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm。
[0013] 本发明还提供了一种超薄的太赫兹中高频宽带滤波器的制造方法，包括如下步 骤： (1) 清洗双面抛光衬底； (2) 利用反应器，在衬底的一面沉积一层或多层的非晶介质薄膜； (3) 在非晶介质薄膜的表面旋涂一层光刻胶，并烘烤； (4) 对光刻胶曝光，显影后，得到光刻胶的周期性结构图形； (5) 采用反应离子刻蚀，得到具有方型或圆型当中一种形状的周期性结构图形； (6)