利用MIM波导和阶梯阻抗谐振器的纳米等离子体超宽带带通滤波器，用于亚波长无线网络

设计并分析三种新型纳米等离子体超宽带带通滤波器（BPF），采用单块四分之一波长阶梯阻抗谐振器（SIRs）集成于MIM波导半波长SIR结构，结合阻抗和相位匹配技术替代传统开路谐振器，通过切比雪夫原型合成和电磁带隙（EBG）结构提升带外抑制和降低谐波，CST仿真验证其在188.515-213.42 THz实现23.64%-32.28%分数带宽，Q值4.02-3.10，性能优于传统光子滤波器，适用于硅光子集成电路。

　　

摘要：

本文介绍了一种新型纳米等离子体超宽带（UWB）带通滤波器（BPF）的设计与分析方法。该滤波器采用了三种不同的单块四分之一波长阶梯阻抗谐振器（SIR），并将其集成到基于简单金属-绝缘体-金属（MIM）波导的半波长结构中。所提出的滤波器结合了低通滤波器和带通滤波器的拓扑结构，并利用双线传输线（TL）理论，通过阻抗和相位匹配技术实现了滤波功能，而非传统的开路短截线或SIR结构。此外，通过集成切比雪夫原型合成技术和电磁带隙（EBG）结构，显著增强了带外抑制能力并减少了杂散谐波。这种混合分析-物理设计方法能够在不牺牲尺寸和可调性的前提下实现宽带性能。文中严格使用了CST Microwave Studio对三个原型滤波器进行了分析，这些滤波器的中心频率分别为188.515 GHz、210.3 GHz和213.42 GHz，品质因数（Q值）分别为4.02、3.17和3.10。其分数带宽分别达到了23.64%、31.74%和32.28%，超越了传统光子滤波器的性能指标。这些结果证明了所提出的方法是一种适用于下一代硅光子集成电路（Si-PICs）中高密度、超宽带等离子体滤波的新型且可扩展的解决方案。