RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 1, 2026
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Cтатьи, принятые к публикации
Приборы и методы исследований


Физические принципы фильтрации и устройство фильтров ТГц излучения

 а,  б
а Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Политехническая ул. 26, Санкт-Петербург, 194021, Российская Федерация
б ООО "Тидекс", Домостроительная ул. 16, Санкт-Петербург, 194292, Российская Федерация

В настоящем обзоре рассмотрены основные физические принципы функционирования фильтров терагерцового излучения. Представлены основные типы фильтров: на основе поглощающих/рассевающих материалов, метаматериалов (частотно-селективных поверхностей), интерференционные, поляризационные и ряд других. Описаны базовые принципы расчета пропускания фильтров на основе матричных методов, а также решения уравнений Максвелла. Перечислены сферы применения ТГц фильтров.

Ключевые слова: ТГц, отрезающие фильтры, фильтры высоких частот, полосовые фильтры, вырезающие фильтры, поглощение, метаматериалы, частотно-селективная поверхность
PACS: 07.57.−c, 42.25.Ja, 42.81.Gs (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2025.11.040059
Цитата: Кавеев А К, Кропотов Г И "Физические принципы фильтрации и устройство фильтров ТГц излучения" УФН, принята к публикации

Поступила: 16 марта 2025, доработана: 9 ноября 2025, 11 ноября 2025

English citation: Kaveev A K, Kropotov G I “Physical principles of filtration and the design of THz radiation filters” Phys. Usp., accepted; DOI: 10.3367/UFNe.2025.11.040059

Список литературы (238) ↓ Похожие статьи (10)

  1. Federici J Semicond. Sci. Technol. 20 266 (2005)
  2. Friederich F IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 1 183 (2011)
  3. Ajito K, Ueno Y IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 1 293 (2011)
  4. Humphreys K Proc. IEEE 26th Annual Int. Conf. Engineering in Medicine and Biology Soc., San-Francisco, USA, Sep. 1--5 1--5 (2004)
  5. Zhang X, Xu J Introduction to THz Wave Photonics (Switzerland: Springer, 2010) p. 49--52
  6. Jepsen P, Cooke D, Koch M Laser Photon. Rev. 5 124 (2011)
  7. Averitt R, Taylor A J. Phys. Condens. Matter 1357 (2002)
  8. Taylor Z IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 1 201 (2011)
  9. Nuss M, OrensteJ Topics in Applied Physics 74 (Eds G Gr ddot {rm u} ner) (Berlin, Heidelberg: Springer, 2007)
  10. Ашкрофт Н, Мермин Н Физика твердого тела (М.: Мир, 1979)
  11. van Exter M, Grischkowsky D Phys. Rev. B 41 12140 (1990)
  12. Piccioli N Appl. Opt. 16 1236 (1977)
  13. Ghosh G Handbook of Refractive Index and Dispersion of Water for Scientists and Engineers (2004); Ghosh G
  14. Banda E J K B J. Phys. C 20 2323 (2000)
  15. Benford D Appl. Opt. 42 5118 (2003)
  16. Benford D
  17. Shen C Appl. Phys. Lett. 92 051103 (2008)
  18. Franz M Appl. Phys. Lett. 92 021107 (2008)
  19. Kock W Bell System Tech. J. 27 58 (1948)
  20. Jones S, Brown J Nature 163 324 (1949)
  21. Brown J Proc. IEEE 97 45 (1950)
  22. Rotman W IRE Trans. Antennas Propag. 10 17 (1962)
  23. Pendry J Phys. Rev. Lett. 76 4773 (1996)
  24. Pendry J J. Phys. Condens. Matter 10 4785 (1998)
  25. Pendry J IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 47 2075 (1999)
  26. Smith D Phys. Rev. Lett. 84 4184 (2000)
  27. Shelby R. Science 292 77 (2001)
  28. Веселаго В Г УФН 92 517 (1967); Veselago V G Sov. Phys. Usp. 10 509 (1968)
  29. Schurig D Science 314 977 (2006)
  30. Schurig D, Pendry J, Smith D Opt. Express 14 9794 (2006)
  31. Alu A, Engheta N Phys. Rev. E 72 016623 (2005)
  32. Milton G, Nicorovici N Proc. R. Soc. London Ser. A 462 1364 (2006)
  33. Nachman A Ann. Math. 128 531 (1988)
  34. Gbur G Prog. Opt. 45 273 (2003)
  35. Greenleaf A, Lassas M, Uhlmann G Physiol. Meas. 24 413 (2003)
  36. Greenleaf A, Lassas M, Uhlmann G Math. Res. Lett. 10 1 (2003)
  37. Cummer S Phys. Rev. E 74 036621 (2006)
  38. Greegor R Appl. Phys. Lett. 87 091114 (2005)
  39. Driscoll T Appl. Phys. Lett. 88 081101 (2006)
  40. Justice B Opt. Express 14 8694 (2006)
  41. Pendry J IEEE Trans. Micr. Theory Tech. 47 2075 (1999)
  42. Gaillot D, Croenne C, Lippens D Opt. Express 16 3986 (2008)
  43. Leonhardt U Science 312 1777 (2006)
  44. Shalaev V Science 322 384 (2008)
  45. Leonhardt U New J. Phys. 8 118 (2006)
  46. Ramakrishna S, Pendry J Phys. Rev. B 67 201101 (2003)
  47. Schurig D Science 314 977 (2006)
  48. Schurig D Opt. Express 15 14772 (2007)
  49. Rahm M Phys. Rev. Lett. 100 063903 (2008)
  50. Zhang P, JY, He S Opt. Express 16 3161 (2008)
  51. Kildishev A, Shalaev V Opt. Lett. 33 43 (2008)
  52. Narimanov E, Shalaev V Nature 447 266 (2007)
  53. Кильдышев А В, Шалаев В М УФН 181 59 (2011); Kildishev A V, Shalaev V M Phys. Usp. 54 53 (2011)
  54. Lu X Front. Phys. 10 1 (2022)
  55. Cao L Adv. Mater. Technol. 2401358 (2024)
  56. Singh R
  57. Prasad T Opt. Lett. 32 683 (2007)
  58. Pendry B Phys. Rev. Lett. 85 3966 (2000)
  59. Podolskiy V, Narimanov E Phys. Rev. B 71 201101 (2005)
  60. Podolskiy V, Alekseyev L, Narimanov E J. Mod. Opt. 52 2343 (2005)
  61. Wangberg R J. Opt. Soc. Am. B 23 498 (2006)
  62. Podolskiy V, Narimanov E Opt. Lett. 30 75 (2005)
  63. Durant S J. Opt. Soc. Am. B 23 2383 (2006)
  64. Liu Z Nano Lett. 7 403 (2007)
  65. Liu Z Opt. Express 15 6947 (2007)
  66. Lee H Opt. Express 15 15886 (2007)
  67. Pendry J, Ramakrishna S J. Phys. Condens. Matter 14 8463 (2002)
  68. Shalaev V Nat. Photon. 1 41 (2007)
  69. Wood B Laser Phot. Rev. 1 249 (2007)
  70. Goussetis G, Feresidis A, Harvey A J. Mod. Opt. 57 1 (2010)
  71. Cai W, Shalaev V Optical Metamaterials : Fundamentals and Applications 1st ed. (New York: Springer, 2010)
  72. Smith D Phys. Rev. Lett. 84 4184 (2000)
  73. Shelby R, Smith D, Schultz S Science 292 77 (2001)
  74. Yen T Science 303 1494 (2004)
  75. Moser H Phys. Rev. Lett. 94 063901 (2005)
  76. Katsarakis N Opt. Lett. 30 1348 (2005)
  77. Azad A, Dai J, Zhang W Opt. Lett. 31 634 (2006)
  78. Schurig D, Mock I, Smith D Appl. Phys. Lett. 88 041109 (2006)
  79. Chen H Opt. Express 15 1084 (2007)
  80. Padilla W Phys. Rev. B
  81. Azad A Appl. Phys. Lett. 92 011119 (2008)
  82. Shalaev V Opt. Lett. 30 3356 (2005)
  83. Zhang S Phys. Rev. Lett. 95 137404 (2005)
  84. Dolling G Science 312 892 (2006)
  85. Dolling G Opt. Lett. 30 3198 (2005)
  86. Gundogdu T Opt. Express 16 9173 (2008)
  87. Awad M, Nagel M, Kurz H Opt. Lett. 33 2683 (2008)
  88. Paul O Opt. Express 16 6736 (2008)
  89. Beruete M, Sorolla M, Campillo I Opt. Express 14 5445 (2006)
  90. Croenne C Appl. Phys. Lett. 94 133112 (2009)
  91. Wang S Appl. Phys. Lett. 97 181902 (2010)
  92. Wang S J. Appl. Phys. 107 074510 (2010)
  93. Ishikawa A Phys. Rev. Lett. 102 043904 (2009)
  94. Tavallaee A IEEE J. Quantum Electron. 46 1091 (2010)
  95. Linden S Science 306 1351 (2004)
  96. Zhou J Phys. Rev. Lett. 95 223902 (2005)
  97. Chen H Laser Photon. Rev. 5 513 (2011)
  98. Sternberg O; Sternberg O
  99. Russer P New Trends and Concepts in Microwave Theory and Technics (Trivandrum, India: Research Signpost, 2004)
  100. Munk B Frequency Selective Surfaces : Theory and Design (New York: Wiley-Intersci. Publ., 2000)
  101. Ade P Proc. SPIE 1 (2006)
  102. Leipoldt K Int. J. Infr. Mill. Waves 12 263 (1991)
  103. Mittra R, Chan C, Cwik T Proc. IEEE 76 1593 (1988)
  104. Mittra R, Chan C, Cwik T
  105. Рогалин В, Каплунов И, Кропотов Г Оптика и спектроскопия 125 851 (2018)
  106. Ulrich R Infr. Phys. 7 37 (1967)
  107. Porterfield D Appl. Opt. 33 6046 (1994)
  108. IrwP Infr. Phys. 34 549 (1993)
  109. Melo A Appl. Opt. 47 6064 (2008)
  110. Kuznetsov S Key Eng. Mater. 437 276 (2010)
  111. Baumann F Opt. Lett. 28 938 (2003)
  112. Winnewisser C Appl. Opt. 38 3961 (1999)
  113. Bortolucci E Proc. Conference
  114. Харвей А Ф Техника сверхвысоких частот (М.: Советское радио, 1965); Marcuvitz N Waveguide Handbook (McGraw-Hill Book company: inc., 1951)
  115. Marcuvitz N
  116. Генцелев А Автометрия 55 15 (2019)
  117. Melo A Adv. Opt. Tech. 2012 530512 (2012)
  118. Ma Y Opt. Lett. 35 469 (2010)
  119. Bark S Sci. Rep. 11 1307 (2021)
  120. Liu D Opt. Express 29 24779 (2021)
  121. Liu D Opt. Lett. 46 4370 (2021)
  122. Shahounvand H, Fard A, Tavakoli M Opt. Quant. Electron. 54 120 (2022)
  123. Landy N Phys. Rev. Lett. 100 207402 (2008)
  124. Tao H Opt. Express 16 7181 (2008)
  125. Tao H Phys. Rev. B 78 241103 (2008)
  126. Diem M, Koschny T, Soukoulis C Phys. Rev. B 79 033101 (2009)
  127. Landy N Phys. Rev. B 79 125104 (2009)
  128. Shchegolkov D Phys. Rev. B 82 205117 (2010)
  129. Li Y J. Phys. D Appl. Phys. 42 095408 (2009)
  130. Chen H Phys. Rev. Lett. 105 073901 (2010)
  131. Wen Q Opt. Express 17 20256 (2009)
  132. O'Hara J, Azad A, Taylor A Eur. Phys. J. D 58 243 (2010)
  133. Richards P J. Appl. Phys. 76 1 (1994)
  134. Kuznetsov S Appl. Phys. Lett. 99 023501 (2011)
  135. Ye Y, JY, He S J. Opt. Soc. Am. B 27 498 (2010)
  136. Wen Q Appl. Phys. Lett. 95 241111 (2009)
  137. Tao H J. Phys. D Appl. Phys. 43 225102 (2010)
  138. Engheta N., Ziolkowski R Electromagnetic Metamaterials : Physics and Engineering Explorations (New York: Wiley and IEEE Press, 2006)
  139. Balanis C Modern Antenna Handbook (New York: Wiley-Interscience, 2008)
  140. Capolino F Theory and Phenomena of Metamaterials (Boca Raton, FL: CRC Press, 2009)
  141. Кульчицкий Н Успехи прикладной физики 10 203 (2022)
  142. Chen H Nature 444 597 (2006)
  143. Prasankumar R Appl. Phys. Lett. 86 201107 (2005)
  144. Chen H Opt. Lett. 32 1620 (2007)
  145. Azad A Appl. Phys. Lett. 95 011105 (2009)
  146. Chen H Nat. Photon. 2 295 (2008)
  147. Shen N Phys. Rev. B
  148. Syzranov S Instrum. Exp. Tech. 55 673 (2012)
  149. Chen Y Appl. Phys. Express 5 012201 (2012)
  150. Chen Y
  151. Edelman V, Tarasov M, ChekushkA Proc. The 25th Intern. Symp. on Space Terahertz Technology, Moscow, Russia, 1 (2014)
  152. Edelman V, Tarasov M, ChekushkA
  153. Chen C IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 21 1 (1973)
  154. Walther W Appl. Phys. Lett. 95 251107 (2009)
  155. Takano K Appl. Phys. Express 3 016701 (2010)
  156. Hor Y Appl. Opt. 49 1179 (2010)
  157. Kaur A Proc. Electronic Components and Technology Conf. (San-Diego: USA, 2015) p. 2071--2076
  158. Aznabet M Opt. Express 16 18312 (2008)
  159. Tao H J. Phys. D Appl. Phys. 41 232004 (2008)
  160. Miyamaru F, Takeda M, Taima K Appl. Phys. Express 2 042001 (2009)
  161. Liu X Appl. Phys. Lett. 96 011906 (2010)
  162. Tao H Adv. Mater. 22 3527 (2010)
  163. Bruning J Proc. SPIE 652 6520 (2007)
  164. Spiro P Electroforming : A Comprehensive Survey of Theory, Practice and Commercial Applications (London: UK, 1971)
  165. Holloway С Metamaterials 3 100 (2009)
  166. Gokkavas M Phys. Rev. B 73 193103 (2006)
  167. Casse B Appl. Phys. Lett. 90 254106 (2007)
  168. Azad A THz Sci. Technol. 2 15 (2009)
  169. Peralta X Appl. Phys. Lett. 94 161113 (2009)
  170. Miyamaru F Appl. Phys. Lett. 96 081105 (2010)
  171. Tao H Phys. Rev. Lett. 103 147401 (2009)
  172. Randhawa S Appl. Phys. Lett. 96 191108 (2010)
  173. Burckel D Adv. Mater. 22 3171 (2010)
  174. Wendt J J. Vac. Sci. Technol. B 30 (2010)
  175. Han M Micromachines 13 1170 (2022)
  176. Кавеев А К, Кропотов Г И УФН 195 311 (2025); Kaveev A K, Kropotov G I Phys. Usp. 68 294 (2025)
  177. Bloom A J. Opt. Soc. Am. A 64 447 (1974)
  178. Kobtsev S Opt. Spectrosc. 63 672 (1987)
  179. Lee Y Opt. Lett. 32 2813 (2007)
  180. Evans J J. Opt. Soc. Am. 48 142 (1958)
  181. Zhou Yu Opt. Soc. Am. A 20 733 (2003)
  182. Shabtay G Opt. Express 10 1534 (2002)
  183. Yang X J. Opt. Soc. Am. A 22 752 (2005)
  184. Wang X, Yao J Appl. Opt. 31 4505 (1992)
  185. Preuss D, Gole J Appl. Opt. 19 702 (1980)
  186. Mentel J, Schmidt T, Mavrudis T Appl. Opt. 31 5022 (1992)
  187. Title A Appl. Opt. 15 2871 (1976)
  188. von Willisen F Appl. Opt. 5 97 (1966)
  189. Title A Appl. Opt. 14 445 (1975)
  190. Melich R, Melich Z, Solc I Proc. SPIE 7018 701854 (2008)
  191. Melich R, Melich Z, Solc I Phys. Chromospheric Plasmas 368 621 (2007)
  192. Yu X Displays 3 145 (2002)
  193. Yeh P Opt. Commun. 29 1 (1979)
  194. Yariv A, Yeh P Optical Waves in Crystal (New York: Wiley and Sons, 1984) p. 32--158
  195. Chen C Appl. Phys. Lett. 88 101107 (2006)
  196. Solc I J. Opt. Soc. Am. 55 621 (1965)
  197. Pinnow D Appl. Phys. Lett. 34 391 (1979)
  198. Tarry H Electron. Lett. 11 471 (1975)
  199. Ho I Opt. Lett. 33 1401 (2008)
  200. Jones R J. Opt. Soc. Am. 31 488 (1941)
  201. Васильев Н, Зелевинский А Многочлены Чебышева и рекуррентные соотношения (М.: Квант, 1982)
  202. Zhou Yu Opt. Soc. Am. A 20 733 (2003)
  203. Melich R, Melich Z, Solc I Proc. SPIE 7018 701854 (2008)
  204. Yeh P Opt. Commun. 29 1 (1979)
  205. Ghosh A, Chakraborty A Opt. Acta 29 1407 (1982)
  206. Ghosh A, Chakraborty A; 192] Yu X Displays 3 145 (2002)
  207. Jung H Hindawi Publ. Corp. Int. J. Opt.
  208. Hong H Opt. Express 17 15455 (2009)
  209. Kaveev A Appl. Opt. 53 5410 (2014)
  210. Kaveev A
  211. Gay-Balmaz P, Maccio C, MartO Appl. Phys. Lett. 81 2896 (2002)
  212. Muravev V M Phys. Rev. Appl. 21 034041 (2024)
  213. Gallant A J. Appl. Phys. 102 023102 (2007)
  214. Yee K IEEE Trans. Ant. Prop. 302 14 (1966)
  215. Гомон Д НТВ ИТМО 29 775 (2019)
  216. Odit M The Sixth Intern. Congress on Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics (St. Petersburg: Russia, 2012) p. 541--543
  217. Li C J. Electromagn. Waves Appl. 32 2481 (2018)
  218. Azimbeik M Optik 198 163246 (2019)
  219. Mohammadi G, Orouji A, Danaie M Res. Opt. 13 100575 (2023)
  220. Tian Z Opt. Express 32 24251 (2024)
  221. Stecher M CLEO Technical Digest (Optical Society of America: pp. CM4J.2, 2012)
  222. Yuan J Res. Phys. 13 102198 (2019)
  223. Lee E, Jeon T J. Opt. Soc. Korea 13 423 (2009)
  224. Wang J, Guo K, Guo Z AIP Adv. 9 045106 (2019)
  225. Withayachumnankul W, Fischer B, Abbott D Opt. Commun. 281 2374 (2008)
  226. Beheshti Asl B, Rostami A, Amiri I Opt. Quant. Electr. 52 155 (2020)
  227. HussaS, MWoo J, Jang J Appl. Phys. Lett. 101 091103 (2012)
  228. Chen Y, Cheng J, Liang C Adv. Cond. Matt. Phys. 3902835 (2020)
  229. Drysdale T Proc. SPIE 21 89 (2003)
  230. Drysdale T, Blaikie R, Cumming D Appl. Phys. Lett. 83 5362 (2003)
  231. Gregory I Appl. Phys. Lett. 87 034106 (2005)
  232. Drysdale T Microelectr. Eng. 73 441 (2004)
  233. Nemec H Opt. Lett. 30 549 (2005)
  234. Li J Opt. Commun. 283 2647 (2010)
  235. Villa F, Gaspar-Armenta J Opt. Express 12 2338 (2004)
  236. Jacob D, Dunn S, Moharam M Appl. Opt. 41 1241 (2002)
  237. Mendis R Appl. Phys. Lett. 97 131106 (2010)
  238. Zhao Y, Grischkowsky D Opt. Lett. 31 1534 (2006)
© Успехи физических наук, 1918–2026
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение