[發(fā)明專利]一種矩形波導(dǎo)-人工表面等離子體激元過(guò)渡結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110702878.X
• 申請(qǐng)日: 2021-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN113488751B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張勇;朱華利;鄧樂(lè);徐躍杭;徐銳敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01P1/203
• 分類號(hào): H01P1/203
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

本發(fā)明涉及太赫茲器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種矩形波導(dǎo)?人工表面等離子體激元過(guò)渡結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是由設(shè)置在正面的第一單枝節(jié)偶極子天線、第一錐形金屬結(jié)構(gòu)、第一人工表面等離子體激元SSPPs傳輸線，配合設(shè)置在反面的第二單枝節(jié)偶極子天線、第二錐形金屬結(jié)構(gòu)、第二人工表面等離子體激元SSPPs傳輸線、金屬接地板共同組成。通過(guò)偶極子天線，將波導(dǎo)的導(dǎo)波能量耦合至平面結(jié)構(gòu)；再通過(guò)錐形結(jié)構(gòu)與第二人工表面等離子體激元SSPPs傳輸線，將偶極子天線耦合的電磁能量高效的轉(zhuǎn)換為人工表面等離子體激元SSPPs傳輸線的傳輸模式。本發(fā)明由于正反兩面各部件都是在二維平面上進(jìn)行加工裝配的，電路尺寸可控，更易于加工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太赫茲器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種矩形波導(dǎo)-人工表面等離子體激元過(guò)渡結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

太赫茲波(THz)一般是指頻率在0.1～10THz(波長(zhǎng)為3000～30um)范圍內(nèi)的電磁波，位于電子學(xué)向光子學(xué)的過(guò)渡階段，因而其具有微波與光波雙重特性。從微波的角度看，太赫茲波能承載的信號(hào)容量更大，傳輸時(shí)間更短，因此太赫茲通信技術(shù)很可能在將來(lái)成為地面移動(dòng)信號(hào)傳遞重要的高速傳輸技術(shù)；從光波的角度看，太赫茲波具有更強(qiáng)的穿透力，在低損耗的情況下可以穿透布料和衣服，并且能夠做到對(duì)人體無(wú)害，因此太赫茲波還可以用于安檢系統(tǒng)。此外，太赫茲雷達(dá)還能夠通過(guò)高精度來(lái)實(shí)現(xiàn)反隱形探測(cè)，在國(guó)防應(yīng)用上具有巨大的潛力，目前是一個(gè)重要的研究熱點(diǎn)。

人工表面等離子體激元(Spoof Surface Plasmon Polaritons,SSPPs)是在具有特定周期結(jié)構(gòu)表面存在的一種特殊的電磁波模式，該工作模式具備表面等離子體波類似的色散特性，且繼承了表面等離子體波的多種優(yōu)良電磁特性。SSPPs對(duì)于入射太赫茲波場(chǎng)可以表現(xiàn)出較強(qiáng)的束縛能力，同時(shí)具有近場(chǎng)增強(qiáng)與亞波長(zhǎng)尺寸工作特性。上述特性有利于器件的小型化，并且在高度集成的電路中能同時(shí)兼顧高速、低插損以及低串?dāng)_的特性，能夠極好地滿足太赫茲小型化系統(tǒng)的要求。

由于太赫茲波頻率較高，對(duì)環(huán)境尺寸極為敏感，降低太赫茲波在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的損耗是及其關(guān)鍵的。太赫茲系統(tǒng)封裝多為波導(dǎo)輸入輸出，而內(nèi)部電路為平面結(jié)構(gòu)，所以太赫茲波導(dǎo)與平面的SSPPs傳輸線之間的過(guò)渡研究很重要。現(xiàn)有研究中，矩形波導(dǎo)到SSPPs的過(guò)渡多采用漸變的臺(tái)階接觸結(jié)構(gòu)，且工作在微波毫米波頻段。隨著頻率上升到太赫茲頻段，電路尺寸相應(yīng)降低，導(dǎo)致這種漸變的臺(tái)階接觸結(jié)構(gòu)存在難以加工的問(wèn)題。綜上，研究太赫茲矩形波導(dǎo) -SSPPs傳輸線的過(guò)渡結(jié)構(gòu)，是及其重要的。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，為解決現(xiàn)有技術(shù)中在太赫茲頻段下漸變的臺(tái)階接觸過(guò)渡結(jié)構(gòu)難以加工的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種矩形波導(dǎo)-人工表面等離子體激元過(guò)渡結(jié)構(gòu)，通過(guò)采用在二維平面上完成電路結(jié)構(gòu)設(shè)置的方式，簡(jiǎn)化了加工工藝。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，低損耗的優(yōu)點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種矩形波導(dǎo)-人工表面等離子體激元過(guò)渡結(jié)構(gòu)，包括襯底；

所述襯底的正面設(shè)有第一人工表面等離子體激元SSPPs傳輸線；第一人工表面等離子體激元SSPPs傳輸線的一側(cè)設(shè)有多個(gè)第一凹槽，它的兩端均依次連接第一錐形金屬結(jié)構(gòu)和第一單枝節(jié)偶極子天線；第一單枝節(jié)偶極子天線的枝節(jié)延伸方向與第一凹槽的開口方向相反；

所述襯底的反面設(shè)有金屬接地板，金屬接地板的兩側(cè)分別連接有第二人工表面等離子體激元SSPPs傳輸線；第二人工表面等離子體激元SSPPs傳輸線的一側(cè)設(shè)有至少2個(gè)第二凹槽，第一凹槽與第二凹槽的開口方向相反；第二人工表面等離子體激元SSPPs傳輸線遠(yuǎn)離金屬接地板的一端依次連接有第二錐形金屬結(jié)構(gòu)和第二單枝節(jié)偶極子天線；第二單枝節(jié)偶極子天線的枝節(jié)延伸方向與第二凹槽的開口方向相反。

進(jìn)一步的，第二人工表面等離子體激元SSPPs傳輸線的主線在襯底上的正投影，與第一人工表面等離子體激元SSPPs傳輸線的主線在襯底上的正投影完全重合。