创建结构模型底座侧视图

多波段带通滤波器周期单元的结构示意如图1-1(a)所示,它由两层结构组成,其中顶层是将0.2μm厚的铝层去掉3个同心圆铝环,底层是t=200μm厚的石英基底。石英的相对介电常数和介电损耗分别为εr=4.41和tanδ=0.000 4。图1-1(b)和图1-1(d)分别给出了3个和两个同心圆环结构的滤波器的俯视图。其中3个环的尺寸分别为P=60,R 1=60,R 2=42,R 3=2,w 1=10,w 2=8和w 3=5(所有尺寸以μm为单位)。双环结构除了缺少第三环外,其余尺寸与三环结构相同。图1-1(c)和图1-1(e)分别显示了采用电子束曝光技术加工得到的三圆环和双圆环带通滤波器的光学显微图像。

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图1-1 多波段带通滤波器

加工时,首先使用溅射技术(Kurt Lesker,Lab 18)在干净的200μm厚的石英基底上沉积200 nm厚的铝层,然后使用电子束曝光技术在铝层上作出对应的图案。加工滤波器的周期单元为160μm,图形区域包含75×75个周期单元,这样在12 mm×12 mm的区域内形成了滤波结构,并具有良好的结构均匀性。在设计时,首先采用商用软件CST MICROWAVE STUDIO来模拟滤波器的传输特性。在频域求解器中使用自适应四面体来划分网格,在x和y方向设置周期性边界条件,在z方向上采用open(add space)边界,这样在垂直入射的z方向上,软件会将波端口自动添加到结构的两侧。在建模时,铝的电导率设置为σ=3.72×107 S/m,石英的介电常数和介电损耗分别设置为εr=4.41和tanδ=0.000 4。