[實用新型]一種基于寬帶慢波系統的多路分波器

有效

• 申請號: 201420550860.8
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN204088538U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 周永金
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01P1/213
• 分類號: H01P1/213
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種基于寬帶慢波系統的多路分波器，該多路分波器可用于通信領域，以實現微波段、毫米波段或太赫茲波段的分波功能。

背景技術

表面等離激元是束縛于金屬與介質表面的電磁波，不受光學衍射極限的限制，因而可用于構造緊湊小型化元件，在表面或界面技術及數據存儲等方面具有重要應用，已形成表面等離子學。通過在理想導體表面加工周期微結構（其特征尺寸遠小于波長）形成的人工電磁結構能夠支持仿表面等離激元的傳播。利用人工電磁結構能夠更方便地操縱電磁波的傳播，實現多種新型功能器件。目前已提出的基于漸變金屬凹槽結構的寬帶慢波系統還存在以下不足：1.還沒有可以簡單有效地釋放被束縛電磁波的方法，前人提出過可以在金屬凹槽中充填對溫度敏感的介質材料，通過溫度調節介質的介電常數來改變慢波結構的色散關系，從而釋放被束縛電磁波。不過該方法實現復雜而且精度難以控制；2.已提出的結構是純金屬結構，且金屬的厚度一般近似為無限大，這樣不利于與其它平面有源器件集成。本發明提出一種便于與平面有源器件集成的MIM光柵結構寬帶慢波系統，并提出一種簡單有效的方式來釋放被束縛的電磁波，從而實現一種多路分波器。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術存在的不足，提供一種基于寬帶慢波系統的多路分波器，實現多路分波。為達到上述目的，本發明的構思是：本發明提出的基于MIM光柵結構的寬帶慢波系統是由介質板上非常薄的MIM光柵結構組成，該MIM光柵結構由內側刻蝕周期矩形或者梯形等凹槽的兩個金屬光柵結構和絕緣體組成，金屬光柵結構厚度很小（小于百分之一工作波長），金屬光柵結構中的凹槽深度、寬度和/或周期等幾何參數漸變，絕緣體可以是空氣或其他絕緣介質，很薄的MIM光柵結構的功能是使不同頻率的電磁波束縛在的不同位置的凹槽中，在凹槽末端引入不同長度的短截線分支結構，該分支結構由介質板內側無凹槽的兩片金屬和絕緣體組成，其長度（從凹槽末端開始計算）應為該分支波導波長λ_g的四分之一的奇數倍，這種特定長度分支結構能夠將束縛于凹槽中的電磁波引導出來，在不同位置凹槽末端引入不同長度分支結構，就可以將束縛于不同位置處的不同頻率電磁波釋放出來并使其分別沿著不同的短截線分支傳播，從而實現多路分波的功能。為增加各短截線分支間的隔離度，可在短截線分支的前端引入濾波器，該濾波器由深和淺一對凹槽復合組成，通過調節深淺凹槽的深度、單元數目等可以調節濾波器的帶阻特性，從而為高頻分支結構將不需要的低頻頻率分量濾除，改善各分支間的隔離度。該多路分波器可工作于微波段、毫米波段和太赫茲波段。

根據上述發明構思本發明采用如下技術方案：

一種基于寬帶慢波系統的多路分波器，包括介質板及其上薄的金屬-絕緣體-金屬MIM光柵結構，其特征在于：所述MIM光柵結構由內側刻蝕周期矩形或者梯形凹槽的兩個金屬光柵結構和絕緣體組成，金屬光柵結構厚度小于百分之一工作波長，金屬光柵結構中的所述凹槽的形狀是：一條橫向長直凹槽與多條垂直等距分布的長度逐漸變化的縱向短直凹槽垂直相交構成，凹槽深度、寬度和周期等幾何參數漸變，絕所述緣體是空氣或其他絕緣介質；MIM光柵結構的功能是使不同頻率的電磁波束縛在的不同位置的凹槽中，MIM光柵結構置于介質板上便于與有源器件集成。

???????在若干所述縱向短直凹槽末端引入不同長度的短截線分支結構，該分支結構由介質板延伸出凸極中間刻蝕縱向短直凹槽的延長槽而形成兩片金屬和延長槽中的絕緣體組成，其長度（L₁、L₂、L₃、L₄）從凹槽末端開始計算應為該分支波導波長λ_g的四分之一的奇數倍。這種特定長度分支結構能夠將束縛于凹槽中的電磁波引導出來，在不同位置縱向短直凹槽末端引入不同長度分支結構，就可以將束縛于不同位置處的不同頻率電磁波釋放出來并使其分別沿著不同的短截線分支傳播，從而實現多路分波的功能，使用介質板背面的微帶線作為激勵源來激發MIM光柵結構中的表面電磁波。

???????為增加各短截線分支間的隔離度，可在所述短截線分支延長槽的前端引入濾波器，該濾波器由深和淺一對與所述延長槽垂直相交的凹槽復合組成，通過調節深淺凹槽的深度、單元數目可調節濾波器的帶阻特性，從而為高頻分支結構將不需要的低頻頻率分量濾除。

本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著技術進步：