[發明專利]一種基于H形結構的寬帶太赫茲四分之一波片

有效

• 申請號: 201910362119.6
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110265790B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 潘武;任信毓;陳琦;王澩尹
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H01Q15/24
• 分類號: H01Q15/24
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅;陳棟梁

本發明請求保護一種基于H形結構的透射式太赫茲四分之一波片，其太赫茲四分之一波片的基本組成單元是正方形周期單元，該正方形周期單元由兩個金屬貼片層及其中間的連續介質層構成，金屬貼片的形狀為H形。本發明提出的結構具有很強的實用性，與同性能太赫茲四分之一波片相比，結構更加簡單，加工可行性得到提高。該太赫茲四分之一波片的工作帶寬大，工作效率高，結構簡單，作為太赫茲領域的基礎功能器件，本發明提出的太赫茲四分之一波片在太赫茲無線通信、太赫茲探測、太赫茲成像等領域具有極大的應用前景。

技術領域

本發明屬于太赫茲技術領域，尤其涉及寬帶太赫茲四分之一波片技術。

背景技術

太赫茲(THz)介于微波頻段與紅外波頻段之間，其主要頻率范圍為0.1～10THz，對應波長范圍為0.03～3mm。太赫茲波具有穿透能力強、時域頻譜信噪比高、瞬時帶寬大和時域脈沖窄等特點，且太赫茲波在大氣層外衰減很小，適合于衛星間通信和航天器內部通信等。由于上述種種優點，太赫茲波可被用于新一代通信系統。太赫茲通信被視為第六代或第七代通訊技術的基礎。另外，太赫茲波還在探測、成像等領域具有很大的發展潛力，是電磁領域最重要的研究熱點之一。

太赫茲四分之一波片是太赫茲通信或傳感系統中一種重要的太赫茲無源器件。四分之一波片最早用于光波段，主要功能是將一束線偏振光分解為兩束正交、相位相差90°的線偏振光，即一束圓偏振光。將其原理引入太赫茲波段，即可將線極化太赫茲波轉化為圓極化波，若入射波為圓極化波，則出射波為線極化波。近年來太赫茲四分之一波片已成為國內外研究的熱點。

超材料利用其靈活多變的結構設計可以實現許多傳統物質材料無法實現的物理現象，包括負折射率、慢光效應等。超材料還具有可縮放特性，通過尺度縮放可以在不同的頻段內實現類似的效應，為太赫茲四分之一波片的研究開辟了新道路。

現有的太赫茲四分之一波片大都存在結構復雜、轉換效率低、成本高等諸多缺點，因此有必要設計一種結構簡單、工作帶寬大、轉換效率高的太赫茲四分之一波片來滿足太赫茲通信、檢測等領域的需求。

發明內容

本發明旨在解決以上現有技術的問題。提出了一種結構簡單、工作帶寬大、轉換效率高的基于H形結構的寬帶太赫茲四分之一波片。本發明的技術方案如下：

一種基于H形結構的寬帶太赫茲四分之一波片，其包括：若干個呈周期排列的正方形周期單元，該正方形周期單元共有三層，類似三明治結構，由上至下分別是第一金屬貼片層(1)、連續介質層(2)、第二金屬貼片層(3)。兩個金屬貼片層即為H形金屬貼片。所述H形金屬貼片由兩條平行金屬條和一條連接它們的金屬條組成。第一金屬貼片層(1)和第二金屬貼片層(3)即為H形金屬貼片，所述H形金屬貼片由一對平行金屬條和一個連接它們的金屬條組成。第一金屬貼片層(1)和第二金屬貼片層(3)之間的電諧振與磁諧振實現了太赫茲波的高透射率。

進一步的，所述第一金屬貼片層(1)和第二金屬貼片層(3)的形狀相同，均為H形。

進一步的，所述正方形的周期單元的周期為100μm。

進一步的，所述H形金屬貼片的平行金屬條對的長度為60～75μm，連接它們的金屬條的長度為75～90μm，所有金屬條的線寬均為4～6μm。

進一步的，所述第一金屬貼片層(1)和第二金屬貼片層(3)的材料為金、銀、銅中的一種，厚度為50～500nm。

進一步的，所述第一金屬貼片層(1)和第二金屬貼片層(3)是厚度為0.2μm、電導率為4.561×10⁷S/m的金層。

進一步的，所述連續介質層(2)介電常數為3.0～4.0，損耗正切為0.0027～0.27，其厚度為40～55μm。

進一步的，所述連續介質層(2)的材料為聚酰亞胺、羅杰斯系列、熔融石英中的一種。