[發明專利]一種小型化抑制雙向輻射的介質光納米天線

有效

• 申請號: 201810558504.3
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108732681B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（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: G02B6/10
• 分類號: G02B6/10;G02B6/124
• 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;王軍

本發明提供一種小型化抑制雙向輻射的介質光納米天線，屬于天線技術領域，包括由包覆層(2)包覆在內的反射光柵(3)和波導陣列，其中反射光柵(3)設置于波導陣列的下方；所述波導陣列至少由一組波導(1)和輻射光柵(4)組成，利用輻射光柵(4)將波導(1)中的光輻射到自由空間中并利用反射光柵(3)將輻射光柵(4)向下輻射的光向上反射。本發明有效地減小目前硅基激光相控陣中天線單元的尺寸，抑制雙向輻射，提高輻射效率，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

本發明屬于天線技術領域，涉及一種小型化抑制雙向輻射的介質光納米天線。

背景技術

硅基激光相控陣具有體積小，重量輕，響應速度快，掃描范圍大，與CMOS工藝相兼容等優點，可以實現大規模集成和量產。光天線單元的尺寸和輻射特性對激光相控陣的規模和輻射特性具有重要影響，目前的激光相控陣天線單元尺寸大，限制了激光相控陣的掃描范圍，天線單元還存在雙向輻射，作為發射天線時，會干擾其他設備，作為接收天線時，會受到其他設備的干擾。

申請號為CN201511004760.0的“一種光學相控陣”公開了一種光學相控陣，使用弧形光柵納米天線單元，不涉及直光柵納米天線單元和抑制雙向輻射等。申請號：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，不涉及光柵納米天線。申請號為US200600088238A1的“光天線”公開了一種包含光天線的收發系統，不涉及具體的天線形式。

經非專利文獻檢索，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，不涉及介質光納米天線和雙向輻射。文獻“大規模納米光子相控陣，”(Nature，Vol.493，no.7431，2013，pp195-199)64×64天線陣列和8×8光相控陣，不涉及直光柵，小型化和抑制雙向輻射等。文獻“工作在紅外和可見光波長的大規模氮化硅納米光子相控陣，”(Optics Letters,Vol.42，no.1，pp 21–24)分別工作于1550nm和635nm的兩種超大孔徑光相控陣，不涉及波束掃描和抑制雙向輻射等。

目前，在國內外的報道中，未見具有輻射光柵和反射光柵結構的小型化抑制雙向輻射的介質光納米天線單元。

發明內容

發明所要解決的課題是，如何設計基于光柵結構的小型化抑制雙向輻射的介質光納米天線單元，以抑制雙向輻射的問題。

用于解決課題的技術手段是，本發明提出一種小型化抑制雙向輻射的介質光納米天線，將硅基激光相控陣天線單元間距從6倍波長降低到最小1.3倍波長，抑制了雙向輻射，輻射效率提高到87.6％。

一種小型化抑制雙向輻射的介質光納米天線，包括由包覆層包覆在內的反射光柵和波導陣列，其中反射光柵設置于波導陣列的下方；所述波導陣列至少由一組波導和輻射光柵組成，利用輻射光柵將波導中的光輻射到自由空間中并利用反射光柵將輻射光柵向下輻射的光向上反射。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案：所述波導陣列包括四組波導和輻射光柵。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案：所述輻射光柵采用直光柵結構。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案：所述波導由硅和二氧化硅材料構成。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案：所述天線工作在1550nm。

發明效果為：

本發明的小型化抑制雙向輻射的介質光納米天線，與現有技術相比的優點在于：

1、天線采用直光柵結構，具有波長量級的尺寸。