[發(fā)明專利]一種小型化高效率的喇叭形介質光納米天線

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810558328.3
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108767464A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設計）人: 董濤;徐月
• 申請（專利權）人: 航天恒星科技有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;B82Y30/00
• 代理公司: 北京善任知識產權代理有限公司 11650
• 代理人: 王大方

本發(fā)明提供一種小型化高效率的喇叭形介質光納米天線，屬于天線技術領域，包括喇叭形結構的天線(1)及由包覆層(2)包覆表面的波導(3)，其中波導(3)的一端連接天線(1)；利用波導(3)對天線(1)饋光，將波導模過渡到自由空間模，及由天線(1)將波導(3)中的光輻射到自由空間中。所述天線(1)進行主瓣垂直輻射。所述波導(3)由硅和二氧化硅材料構成。本發(fā)明有效地減小了目前激光相控陣中天線單元的尺寸，提高天線單元的輻射特性，在空間激光通信和激光雷達領域中具有重要應用。

技術領域

本發(fā)明屬于天線技術領域，涉及一種小型化高效率的喇叭形介質光 納米天線。

背景技術

硅基激光相控陣體積小，重量輕，響應速度快，掃描范圍大，與CMOS 工藝相兼容，可以實現(xiàn)大規(guī)模集成和量產。光天線單元是激光相控陣的關 鍵組成部分，其尺寸和輻射特性直接影響著激光相控陣的規(guī)模和輻射特性。

申請?zhí)枮镃N201410553995.4的“可調諧的納米天線及其制備方法”涉 及一種蝴蝶結型納米天線，沒有喇叭形納米天線。申請?zhí)枺?CN201620134999.3的“一種寬帶納米天線”公開了一種阿基米德螺旋納米 天線，不涉及喇叭形納米天線。申請?zhí)枮閁S008698096B2的“一種光學相 控陣發(fā)射裝置”公開了一種由納米線和納米球等構成的納米天線，不涉及 喇叭形納米天線。

非專利文獻“雙蝶形金屬納米光天線的遠場特性研究，”(激光與光電 子學進展，Vol.52，2015，021601)提出了一種雙蝶形銀納米光天線，并 基于時域有限差分的方法研究了天線不同結構與尺寸的變化對遠場方向 性產生的影響，不涉及喇叭形介質光納米天線。非專利文獻“波導饋光的 光混合等離子體激元貼片納米天線，”(Optics Express，Vol.20，no.16， 2012，pp18326-18335)提出了一種在1550nm的標準電信波長下工作新 型光學混合等離子體激元貼片納米天線，天線由金屬和介質構成，不涉及 喇叭形介質光納米天線。非專利文獻“基于模式選擇片上納米天線的高比 特率超緊湊光路由，”(Science Advances，Vol.3，no.7，2017，pp1-7)公 開了一種集成在硅波導上的具有偏振選擇性和模式選擇性的納米天線，由 硅波導和矩形的金屬塊構成，不涉及喇叭形介質光納米天線。

目前，在國內外的報道中，未見具有喇叭形結構的小型化高效率的 介質光納米天線單元。

發(fā)明內容

發(fā)明所要解決的課題是，如何設計具有喇叭形結構的小型化高效率 的介質光納米天線單元，以提高輻射效率的問題。

用于解決課題的技術手段是，本發(fā)明提出小型化高效率的喇叭形介 質光納米天線，將硅基激光相控陣天線單元間距從幾倍波長降低到亞波 長，消除了天線方向圖中的雙向輻射，主瓣由傾斜輻射變?yōu)榇怪陛椛洌?輻射效率提高到82.7％。

一種小型化高效率的喇叭形介質光納米天線，包括喇叭形結構的天 線及由包覆層包覆表面的波導，其中波導的一端連接天線；利用波導對 天線饋光，將波導模過渡到自由空間模，及由天線將波導中的光輻射到 自由空間中。

進一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述天線進行主瓣垂 直輻射。

進一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述波導由硅和二氧 化硅材料構成。

進一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述波導采用矩形。

發(fā)明效果為：

本發(fā)明的小型化高效率的喇叭形介質光納米天線，與現(xiàn)有技術相比的 優(yōu)點在于：

1、天線單元為喇叭形結構，具有亞波長的尺寸。

2、天線單元由硅和二氧化硅材料構成，材料造成的吸收損耗非常低， 實現(xiàn)了82.7％的輻射效率。

3、天線單元主瓣垂直輻射，沒有產生雙向輻射。