太赫兹导模谐振滤波器的自动化设计方法研究

作者：邵天宇; 谷建强^*; 师文桥

来源：中国激光, 2021, 48(20): 176-185.

• 太赫兹技术
• 导模谐振
• 粒子群算法
• 光栅

太赫兹窄带滤波器是太赫兹波段无线通信、高分辨光谱分析和被动式安检成像等技术设备中不可或缺的功能器件,而介质光栅中的导模谐振(GMR)效应是实现高品质因数太赫兹窄带滤波器的重要方法。目前,常使用严格耦合波分析法(RCWA)描述光栅的辐射特性并结合粒子群算法(PSO)优化结构参数来设计导模谐振滤波器(GMRF)。然而,该方法的建模过程复杂并且不能设计广义的超材料光栅。本文提出一种新的自动化设计方法,使用电磁仿真软件CST和PSO相结合设计导模谐振滤波器,采用含有惩罚项的目标函数对滤波器参数进行优化。运用该设计方法分别设计了中心频率位于0.65 THz的一维矩形光栅带阻滤波器和中心频率位于0.6 THz的二维偏振无关的超材料导模谐振滤波器,并通过光刻和反应离子刻蚀加工所设计的高阻硅光栅,分别测量了光栅在TE偏振态下的正入射光谱和入射角为4°、8°的斜入射光谱,谐振的分布和变化规律与仿真结果一致,验证了设计方案的有效性。该研究为太赫兹波段导模谐振器件的研究提供了新的设计方法,并由此推动太赫兹无线通信、光谱分析和被动成像的发展。

• 单位
  电子工程学院; 天津大学