基于矩形谐振腔MIM波导结构的表面等离子体带阻滤波器

采用二维时域有限差分法(FDTD)设计并验证了一种新型的基于金属-介质-金属(metal-insulator-metal,MIM)多矩形谐振腔结构的表面等离子体带阻滤波器.该结构由一波导通道和一列平行排列于波导上方的矩形谐振腔组成.当矩形腔的长度对某一波长满足法布里-珀罗(F-P)谐振条件时,该波长的表面等离子体(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)将进入腔内并发生耦合共振而被限制在其内,起到滤波的效果.通过调整谐振腔的长度和数量,可以方便地滤掉一个或多个不同波长的光波.与其他结构SPPs滤波器相比,此结构更具有简洁、滤过的波长更窄、更小的能量损耗等优点,该种滤波器可以应用于高集成电路等光学设备.     

基于金属表面等离子激元的侧耦合半圆形腔-波导透射谱分析

设计了一种新型的基于金属表面等离子激元（Surface Plasmon Polaritons,SPPs）的亚波长金属-介质-金属型滤波器.该滤波器由一个半圆形谐振腔和一个直波导组成.使用时域耦合模理论和传输变换矩阵方法对结构进行理论分析,并通过时域有限差分方法(the finite difference time domain method,FDTD)进行数值模拟得出光谱响应.讨论了几何参数对透射曲线的影响, 并设计了一种双腔结构来获得高对比度的透射曲线.     

含对称三角形腔的波导管中宽带低频隔声效应（英文）

研究一种含两个对称三角形腔的波导管中宽频带低频隔声效应.波导管的隔声频带下限与带宽分别可达到140Hz和2900Hz,且所调控声波最大波长是三角形腔的尺寸13.6倍.这种隔声效应源于三角形腔截面积与波导管宽度的差异而引起的交界面上的高声反射率.在此基础上,研究波导管的结构参数(如波导管的宽度、三角形腔的底边长度与高度)及不同类型的腔(Helmholtz腔、矩形腔与直角三角形腔)对低频隔声效果的影响.结果表明,三角形腔的截面积和波导管宽度的差异与低频隔声效果密切相关.此外,由于对结构的本征模式的抑制作用,直角三角形腔所对应的低频隔声频带最宽.所提出的结构具有高隔声、宽频带、结构简单易实现等优点,在声学领域具着一定的潜在应用价值.     

基于古斯-汉欣位移在级联型波导中增强的研究

利用级联型波导结构来增强古斯-汉欣位移.用两块完全相同的对称金属包覆波导制备级联型波导,研究了反射光束的古斯-汉欣位移增强效应.结果表明,当激光在级联型波导之间反射8次、波长从859.630nm变化到859.673 nm时,古斯-汉欣位移大于5 mm,消光比可以达到50 d B.     

基于MIM波导缺陷谐振环结构的传输特性研究

应用时域有限差分方法(FDTD)研究了基于金属-介质-金属(MIM)波导缺陷谐振环结构的传输特性.该结构由一通道波导和位于通道上方的缺陷谐振环组成,与无缺陷谐振腔结构相比,缺陷谐振环结构破坏了环形腔原有的共振模式,从而呈现出新颖的滤波特性.当缺陷尺寸发生改变时,谐振环有效长度发生变化,通过调整缺陷的尺寸,可以有效调节滤波波长,其数值计算值与传输线理论值基本吻合.此外,通道波导与谐振环间的耦合强度在一定程度上依赖于缺陷的位置,因此通过调节缺陷的位置可以有效控制滤波强度.与其他滤波器相比,此结构在不改变结构总尺寸的情况下,可调节滤波波长,实现了更宽频段的滤波,并有效调节其透射率.当缺陷尺寸设定为某一特定值时,能实现模式间的简并,提高滤波性能.     

Woodpile结构中立体空间波导的研究

采用时域有限差分法设计并模拟了微波波段的三维立体结构中任意弯曲波导及空间腔腔耦合波导结构。模拟结果表明,三维立体的woodpile结构除了可以实现平面内任意弯曲波导如C型波导、Z型波导对光的可控制传输外,还可以实现非平面内光的多角度多方向的可控制传输。     

基于圆角矩形结构的表面等离子体激元滤波器与光开关

本文提出并研究基于圆角矩形结构的表面等离子体激元带通滤波器，运用时域有限差分方法(Finite-Difference Time-Domain ,FDTD)对滤波器的透过率特性进行模拟仿真.由于采用圆角矩形结构，滤波器的透过率在带宽不变的情况下被优化.通过改变圆角矩形谐振腔的圆角半径以及腔长，可以实现所需要的透过率光谱. 本文在圆角矩形结构基础上提出12解复用器，通过将输出端2与谐振腔耦合处的波导增长120nm，实现了抑制共振模作用. 通过在滤波器的圆角矩形谐振腔中注入具有双折射效应的液晶Merck BL009，提出具有波长选择作用的光开关. 以上实验结果表明，基于圆角矩形结构的等离子体激元滤波器在纳米光学器件中具有很好的应用前景.     

波导与微腔侧耦合中的非对称结构

研究波导与微腔侧耦合系统的光学传输特性和系统中在波导里嵌入了两个部分反射镜.结果表明,尖锐的对称线形与非对称线形都能够在传输谱线中观测到.发现微腔相对于两个部分反射镜的位置对传输谱线有重要的影响.当微腔不在两个部分反射镜的中间时,可以得到更窄的传输线形.     

光子晶体耦合腔波导低色散慢光的研究

设计一种由4孔微腔组成的二维三角晶格光子晶体耦合腔波导,应用时域有限差分法(FDTD)模拟计算TE偏振光的透射谱,获得波长在1.55941μm处最大群折射率ng=1460.31、群速度vg=c/1460.31的慢光.该光子晶体耦合腔波导传输光的群折射率随波长(ng-λ)变化关系呈现"U"型结构,在"U"型底部出现中心波长1.55917μm、平均群折射率～ng=721.92、带宽Δλ=0.35nm、平坦率σ=0.02%的低色散慢光。进一步研究表明,移动耦合腔波导第一排空气柱的位置不仅可以在"U"型底部区域产生中心波长1.60412μm、带宽Δλ=6.67nm、平均群折射率ng=41.05的低色散慢光,而且可以在波长1.56177μm处获得最大群折射率ng=2173.12、群速度vg=c/2173.12的慢光.     

高性能同心双环腔的性质（英文）

模拟和研究了高性能同心金属-绝缘体-金属环的光学特性.通过改变内环折射率ni,内环和外环之间的共振波长和耦合强度可以被大范围调谐,内环和外环的能量分配比也可以被调节.当能量主要分布在内环时,可以有效地抑制损失到波导的能量,从而得到该结构的超高品质(Q)因子.当外环能量较大时,同心双MIM环与波导之间的耦合强度较大,得到该结构的消光比高.提出的同心双MIM环为设计先进的等离子体谐振腔提供了新的视角.     

多传输零点基片集成波导双通带滤波器

提出一种新型的基片集成波导(substrate integrated waveguide, SIW)双通带滤波器. 该滤波器由2个不同中心频率、不同带宽的滤波器组成, 共用输入输出端口, 并采用矩形基片集成波导谐振腔结构, 通过在源与负载之间引入电耦合产生多个传输零点, 从而大大提高了滤波器的选择特性. 设计了一款工作在Ku波段的基片集成波导双通带滤波器, 两通带带宽分别为220和120 MHz. 利用Ansoft HFSS建立滤波器模型并进行全波仿真. 仿真结果表明, 该滤波器带外衰减陡峭, 结构紧凑. 实测结果与仿真结果吻合良好.     

一种基片集成波导滤波器的快速设计方法

本文使用主动空间映射算法对基片集成波导滤波器的快速设计进行研究。在对滤波器结构进行分析的基础上,使用HFSS和ADS软件分别建立了其电磁场全波分析模型和等效电路模型,并将之用于空间映射方法所需的精确仿真和粗糙仿真。通过利用等效电路模型,对反映模型参数映射关系的参数进行了提取。整个设计过程仅用了少数几次精确仿真和粗糙仿真,就可以较好地到达设计指标。同常规设计方法相比,该方法可以对具有大规模变量的高阶滤波器进行设计,并且可以显著减少设计时间。作为应用实例,分别对X波段五阶和十阶带通滤波器进行了快速设计,并通过实验对五阶带通滤波器进行了验证,有力地证明了本文所提出方法的正确性和有效性。     

基于共面波导/微带线耦合结构的超宽带滤波器设计

针对高性能和小型化宽带滤波器设计问题,利用微带线和共面波导之间的大面积重合以及介质基板所导致的强耦合效应,设计了一款CPW/微带线结构的超宽带带通滤波器.分析了所设计带通滤波器的等效模型,讨论了耦合区域长度对滤波器性能的影响.CST软件仿真的结果表明,所设计的滤波器满足超宽带滤波器的设计指标,与其他同类滤波器相比,具有设计更简单、结构更紧凑的特点.     

蝶型槽基片集成波导带通滤波器

利用基片集成波导的高通传输特性以及蝶型光子带隙结构的阻带特性,构建了一种新型结构的基片集成波导带通滤波器.为了验证该想法,设计了1个中心频率为4.65GHz,分数带宽为40%的滤波器,电磁仿真结果表明该滤波器在频率为3.71～5.6GHz范围内具有明显的通带特性,带内最大插入损耗约为0.4dB.利用PCB工艺制作了该滤波器的实物,使用矢量网络分析仪对其进行了测试,测试结果表明该滤波器的通带为3.78～5.76GHz,分数带宽约为41%,带内最小插入损耗为0.72dB,最大插入损耗为1.65dB.电磁仿真结果和实际测试结果较一致。     

基片集成波导混合金属膜片滤波器的设计

采用模式匹配法优化设计了单双混合金属膜片波导带通滤波器,并利用基片集成波导和普通矩形波导之间的转换公式,将普通波导滤波器改用基片集成波导结构来实现.滤波器采用单双E面膜片相结合的混合型结构,不仅降低了双膜片滤波器的加工复杂度,同时保持了双膜片滤波器的高端阻带抑制好的特性.此类滤波器结构简单、成本低廉,便于加工,适合批量生产.实验和仿真结果验证了模式匹配法的精确性和经验公式的可靠性.     

连续时间电流模式双积分器电流镜滤波器设计

讨论了基于电流模式电流镜积分器结构的实现及其单元电路,阐述了利用信号流图法设计连续时间电流模式滤波器的方法,给出了用CMOS实现的电路及PSPICE模拟结果。     

新型基片集成波导宽带带通滤波器

利用基片集成波导的高通传输特性以及光子带隙结构的阻带特性,构建了一种新型结构的基片集成波导带通滤波器。为了验证该想法,设计了1个中心频率为5.0GHz,分数带宽为60%的滤波器,电磁仿真结果表明该滤波器在频率为3.5～6.5GHz频率范围内具有明显的通带特性,带内最大插入损耗约为0.64dB.利用PCB工艺制作了该滤波器的实物,使用矢量网络分析仪对其进行了测试,测试结果表明该滤波器的通带为3.8～6.8GHz,分数带宽约为56%,带内最小插入损耗为1.6dB。电磁仿真结果和实际测试结果较一致。     

一种小型化基片集成波导滤波器的设计与实现

提出并设计了一种双重折叠四分之一模基片集成波导(double folded quarter mode substrate integrated waveguide,DFQMSIW)滤波器,滤波器通过在中间金属层开槽实现腔体间的耦合。相比于四分之一模基片集成波导滤波器,DFQMSIW滤波器的平面面积减小了约四分之三。理论、仿真和测试结果表明,该滤波器具有损耗小、易集成等优点,在设计小型化微波滤波器方面具有一定的参考价值。     

基于CSRR的SIW和HMSIW小型化滤波器设计

为了实现滤波器的小型化,通过在基片集成波导(SIW)和半模基片集成波导(HMSIW)上表面加载互补开口谐振环(CSRR)可以降低原来的截止频率,并分析了CSRR参数变化与单元个数对传输性能的影响,从而设计了小型化的CSRR-SIW和CSRR-HMSIW滤波器。测量结果显示HMSIW滤波器的相对带宽是SIW滤波器的3倍以上,约为10.24%,而有效电路面积仅为SIW滤波器的一半,为31.8×11.3mm2。测量结果与仿真结果基本吻合,验证了滤波器设计的有效性,2种滤波器可以广泛应用于微波毫米波系统中。