[發明專利]一種基于多層結構的THz導波調控裝置

有效

• 申請號: 202011117635.1
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112490602B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 韓天成;鄧龍江;陳海燕;汪曉光;梁迪飛;謝建良
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01P1/04
• 分類號: H01P1/04;H01P3/16
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

本發明屬于電磁學與材料學領域，特別涉及一種基于多層結構的THz導波調控裝置。本發明利用周期排列的多層高阻硅片轉換結構實現了對THz導波的自由調控，為復雜THz系統的非直線互聯(平移傳輸、繞行傳輸以及彎曲傳輸)實現無干擾傳輸提供了解決方案，有助于實現THz系統的小型化；并且所用材料為自然介質材料高阻硅，因此還具有損耗小、頻帶寬的優勢。

技術領域

本發明屬于電磁學與材料學領域，特別涉及一種基于多層結構的THz導波調控裝置。

背景技術

與微波相比，THz波(太赫茲波)具有更高的分辨率；與紅外波段相比，THz波具有更強的穿透性(可以穿透衣物等)。因此，THz波在成像、探測、醫療等方面有重要的應用價值，目前已成功用于安檢系統。THz波在空氣中傳播時衰減比較大，因此一般選擇介質波導作為THz波的傳輸媒介，介質波導的材料是高密度聚乙烯(High-density polyethylene)，其相對介電常數為2.34。

THz系統中一般要涉及到大量的波導互聯，波導之間的連接方式復雜多樣，例如位于兩個不同平面內的波導之間的互聯，同一平面內相互交叉的波導的互聯，以及有一定夾角的兩個波導的互聯。要求THz波在所有這些互聯情況下都能夠完美傳輸，這是一個極富挑戰性的課題，解決這一問題將迎來廣闊的應用前景。要實現THz波在非直線互聯情況下的完美傳輸，就必須要能夠對THz波實現自由調控。

發明內容

有鑒于此，為實現THz波在非直線互聯情況下的完美傳輸，本發明提供了一種基于多層結構的THz導波調控裝置，能夠解決位于兩個不同平面內的波導互聯(平移傳輸)問題、同一平面內交叉波導的互聯(繞行傳輸)問題，以及有一定夾角的兩個波導的互聯(彎曲傳輸)問題。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于多層結構的THz導波調控裝置，其特征在于：包括兩個相同的傳輸THz波的平板介質波導，以及設置于其間的轉換結構。

所述轉換結構的截面以及端面均與兩個平板介質波導的截面和端面大小相適應，實現兩個平板介質波導間的波導互聯；轉換結構中通過填充等間距排列且互相平行的高阻硅片，高阻硅片之間是空氣，各高阻硅片與平板介質波導傳輸方向成夾角，實現THz波在平板介質波導非直線互聯情況下的無干擾傳輸；其中，平板介質波導為相對介電常數2.34的高密度聚乙烯(High-density polyethylene)，高阻硅的相對介電常數為11.9，高阻硅片厚度為0.1mm。

具體的，所述平板介質波導非直線互聯情況分為平移傳輸、繞行傳輸以及彎曲傳輸。

具體的，當兩個平板介質波導處于不同平面需要進行平移傳輸互聯時，所述轉換結構在傳輸方向的剖面為一個平行四邊形，該平行四邊形范圍的連接區域填充的是等間距排列的高阻硅片，各高阻硅片與平板介質波導傳輸方向的夾角為52.8°，高阻硅片間的間距為0.255mm。

具體的，當兩個平板介質波導處于同一平面內需要進行繞行傳輸互聯時，所述轉換結構在傳輸方向的剖面為兩個互成鏡像的平行四邊形，該平行四邊形范圍的連接區域填充的是等間距排列的高阻硅片，各高阻硅片與平板介質波導傳輸方向的夾角為52.8°，高阻硅片間的間距為0.255mm；兩個平行四邊形相對兩個平板介質波導所處平面抬高構成的三角形凸起區域為需要繞行的障礙物所處區域。

具體的，當兩個平板介質波導有夾角需要進行彎曲傳輸互聯時，所述轉換結構在傳輸方向的剖面為兩個互成鏡像的三角形，該三角形范圍的連接區域填充的是等間距排列的高阻硅片，各高阻硅片與平板介質波導傳輸方向的夾角為5.1°，高阻硅片間的間距為0.246mm。

本發明利用周期排列的多層高阻硅片轉換結構實現了對THz導波的自由調控，為復雜THz系統的非直線互聯實現無干擾傳輸提供了解決方案，有助于實現THz系統的小型化。本發明所用材料為自然介質材料高阻硅，因此還具有損耗小、頻帶寬的優勢。

附圖說明