[發(fā)明專利]一種基于旋磁材料的拓?fù)渲C振腔

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811518775.2
• 申請(qǐng)日: 2018-12-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109599649A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李清波;陳貴賓;孫紅兵;孫慧玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 淮陰師范學(xué)院
• 主分類號(hào): H01P7/06
• 分類號(hào): H01P7/06;H01P7/00
• 代理公司: 蘇州威世朋知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32235
• 代理人: 楊林潔

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于旋磁材料的拓?fù)渲C振腔，所述拓?fù)渲C振腔由旋磁材料組成的封閉陣列構(gòu)成；所述旋磁材料陣列具有幾何結(jié)構(gòu)可變性，典型為環(huán)形陣列；所述旋磁材料陣列包括有通孔的基材和鐵氧體柱組成；所述旋磁材料陣列的一側(cè)邊界上鐵氧體柱的橫截面大小不同于其它鐵氧體柱，典型為小于。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)單向行波傳輸?shù)幕匾舯谀Ｊ街C振。若去掉一側(cè)邊界上的某個(gè)鐵氧體柱或在邊界上插入金屬薄片，不會(huì)改變其單向傳輸?shù)闹C振特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光子晶體諧振腔技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種利用可調(diào)旋磁材料實(shí)現(xiàn)具有波束單向行波傳輸?shù)耐負(fù)渲C振腔。

背景技術(shù)

諸多研究成果利用各項(xiàng)同性介質(zhì)材料實(shí)現(xiàn)光子晶體諧振腔設(shè)計(jì)，該類結(jié)構(gòu)中傳輸能量是駐波模式，對(duì)結(jié)構(gòu)缺陷不具有魯棒性。鐵氧體材料是第一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了具有類量子霍爾效應(yīng)的電磁單向邊緣態(tài)的主要媒質(zhì)。后來(lái)有學(xué)者利用鐵氧體實(shí)現(xiàn)單向諧振腔，但是該結(jié)構(gòu)中需要利用介質(zhì)型光子晶體等限制層限制旋磁材料陣列能量的輻射，才能獲得諧振效應(yīng)，制作復(fù)雜，并且諧振腔的幾何結(jié)構(gòu)一般為特定結(jié)構(gòu)，如三角形、正方形、六邊形等。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的基于旋磁材料實(shí)現(xiàn)的拓?fù)渲C振腔。該結(jié)構(gòu)具有回音壁諧振模式，具有單向行波傳輸特性，對(duì)缺陷具有魯棒性，具有幾何結(jié)構(gòu)可變性。

技術(shù)方案：

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種基于旋磁材料的拓?fù)渲C振腔，所述拓?fù)渲C振腔由旋磁材料組成的封閉陣列構(gòu)成；所述旋磁材料陣列具有幾何結(jié)構(gòu)可變性，典型為環(huán)形陣列；所述旋磁材料陣列包括有通孔的基材和鐵氧體柱組成；所述旋磁材料陣列的一側(cè)邊界上的鐵氧體柱的橫截面大小不同于其它鐵氧體柱。

進(jìn)一步的，一側(cè)邊界上鐵氧體柱的橫截面小于其它鐵氧體柱，更進(jìn)一步，一側(cè)邊界可以是內(nèi)側(cè)邊界或外側(cè)邊界。

進(jìn)一步的，所述旋磁材料陣列相鄰層與層間的軸向間距相同。

進(jìn)一步的，不同層上相鄰鐵氧體柱之間的間距不同，隨層數(shù)梯度變化。

進(jìn)一步的，諧振腔具有回音壁模式。更進(jìn)一步，具有逆時(shí)針或者順時(shí)針單向行波模式。

進(jìn)一步的，諧振時(shí)一側(cè)邊界上的鐵氧體柱能量具有自旋特性。

進(jìn)一步的，所述鐵氧體柱的材料為軟磁。更進(jìn)一步地，所述鐵氧體柱的材料為釔鐵石榴石鐵氧體。

進(jìn)一步的，所述鐵氧體柱的形狀為規(guī)則柱體，典型為圓柱體。

進(jìn)一步的，所述鐵氧體柱具有有限高度，典型為10mm。

進(jìn)一步的，對(duì)所述鐵氧體柱施加外加偏置磁場(chǎng)，典型為700oe。

進(jìn)一步的，所述基材的介電常數(shù)介于1.0-1.2之間，典型為泡沫。

工作原理：在外加磁場(chǎng)作用下,旋磁材料陣列具有類霍爾效應(yīng)的單向傳輸現(xiàn)象。基于該原理，設(shè)計(jì)、優(yōu)化陣列結(jié)構(gòu)，本發(fā)明具有回音壁模式的諧振，諧振能量具有逆時(shí)針或者順時(shí)針的單向行波模式。能量對(duì)缺陷具有免疫性，即魯棒性。且該諧振腔具有一定的幾何結(jié)構(gòu)可變性。

有益效果：

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：相比一般介質(zhì)型諧振腔，本發(fā)明的諧振模式具有單向行波傳輸特性。相比已經(jīng)提出的旋磁材料諧振腔，避免了使用介質(zhì)型光子晶體等限制層抑制電磁波的空間輻射，并且不需要一定是三角形、正方形、六邊形等特定幾何結(jié)構(gòu)，具有幾何結(jié)構(gòu)可變性。該發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)勢(shì)。

附圖說(shuō)明

圖1示出了典型的拓?fù)渲C振腔的二維環(huán)形結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2示出了品質(zhì)因子和頻率的關(guān)系圖。