平面槽深漸變彩虹局域器制造技術

本發明專利技術公開了一種平面槽深漸變彩虹局域器，平面槽深漸變彩虹局域器為平面結構，平面槽深漸變彩虹局域器由周期性排列的金屬單元（1）組成，金屬單元（1）的大小和形狀均相同，金屬單元（1）上均設置有垂直于周期漸變彩虹局域器長度方向的凹槽（11），凹槽（11）均位于周期漸變彩虹局域器的同側，從周期漸變彩虹局域器的一端到另一端，凹槽（11）的深度逐漸遞增或遞減。本發明專利技術提供了一種基于人工表面等離極化激元的、平面槽深漸變彩虹局域器。這種彩虹局域器的工作帶寬大，可以使特定頻段的電磁波停留在不同的位置，并且可以通過等比例放大或縮小尺寸就可以使其工作在任意頻段內。因此具有很高的潛在應用價值。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于人工表面等離極化激元領域，具體涉及ー種平面槽深漸變彩虹局域器。
技術介紹
基于表面等離極化激元(Surface Plasmon Polariton)的波導可以傳導與傳統光子電路相同大小帶寬的電磁波，并且不受衍射極限的限制。這使得SPP器件在將來很可能實現光子與電子元器件在納米尺度上的完美結合，因此廣受學者關注。然而自然界的SPP僅存在于光波段，為了在較低頻段(THz、GHz)實現SPP，人們提出了人工表面等離極化激元(Spoof Surface Plasmon Polariton)。SSPP是一種可以人工設計，通過改變結構參數，改變表面波色散曲線的新型材料。經過近幾年的發展，SSPP得到了長足的發展，在器件設計上有著廣泛的應用。彩虹局域是現代科學領域超材料和慢波的結合。SSPP實現慢波的技術相當于傳統減慢或者儲存電磁波的技術來說，有著以下的重大優勢 1.輻射小 2.帶寬大 3.尺寸小 因此，需要一種彩虹局域器以實現上述功能。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種基于人工表面等離極化激元的平面槽深漸變彩虹局域器。為實現上述專利技術目的，本專利技術平面槽深漸變彩虹局域器可采用如下技術方案 ー種平面槽深漸變彩虹局域器，所述平面槽深漸變彩虹局域器為平面結構，所述平面槽深漸變彩虹局域器由周期性排列的金屬單元組成，所述金屬単元的大小和形狀均相同，所述金屬単元上均設置有垂直于所述周期漸變彩虹局域器長度方向的凹槽，所述凹槽均位于所述周期漸變彩虹局域器的同側，從所述周期漸變彩虹局域器的一端到另一端，所述凹槽的深度逐漸遞增或遞減。專利技術原理平面槽深漸變彩虹局域器是基于人工表面等離極化激元的慢波器，其単元結構為金屬単元和位于金屬単元上的凹槽。當電磁波沿著平面槽深漸變彩虹局域器的一端向另一端激勵時，入射電磁波會在器件表面形成表面波，滿足特定的色散關系。由于群速度滿足關系= g，當群速度減小至零吋，電磁波變停止。不同頻率電磁波可以停留在不同槽深的位置。此特點使得其在實際應用下有著重大的發展前景。與
技術介紹
相比，本專利技術提供了一種基于人工表面等離極化激元的、平面槽深漸變彩虹局域器。這種彩虹局域器的工作帶寬大，可以使特定頻段的電磁波停留在不同的位置，并且可以通過等比例放大或縮小尺寸就可以使其工作在任意頻段內。因此具有很高的潛在應用價值。本專利技術結構簡單，為金屬単元和位于金屬単元上的凹槽周期排列組成。相比于其他傳輸線結構，例如導體夾帶介質層的帶狀線、微帶線等，結構十分簡單。本專利技術的傳輸損耗小，電磁波可以傳播幾十個周期結構。傳統的波導結構，例如雙線傳輸線、同軸線，當頻率升高到微波段時，傳輸損耗就十分之大。附圖說明圖I是本專利技術平面槽深漸變彩虹局域器金屬単元的主視 圖2是本專利技術平面槽深漸變彩虹局域器金屬単元的俯視圖； 圖3是本專利技術平面槽深漸變彩虹局域器的仿真結構示意 圖4是本專利技術平面槽深漸變彩虹局域器的實物 圖5是通過改變槽深得到的不同色散曲線； 圖6是通過改變槽深得到的不同頻率電磁波的槽深-群速度曲線； 圖7是本專利技術平面槽深漸變彩虹局域器實現彩虹局域現象的ニ維仿真結果； 圖8是本專利技術平面槽深漸變彩虹局域器實現彩虹局域現象的ニ維測量結果； 圖9是本專利技術平面槽深漸變彩虹局域器實現彩虹局域現象的ー維仿真結果； 圖10是本專利技術平面槽深漸變彩虹局域器實現彩虹局域現象的一維測量結果。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例，進ー步闡明本專利技術，應理解這些實施例僅用于說明本專利技術而不用于限制本專利技術的范圍，在閱讀了本專利技術之后，本領域技術人員對本專利技術的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。請參閱圖I、圖2、圖3和圖4所示，本專利技術平面槽深漸變彩虹局域器基于人工表面等離極化激元，平面槽深漸變彩虹局域器為平面結構，平面槽深漸變彩虹局域器由周期性排列的金屬単元I組成，金屬単元I的大小和形狀均相同，其中，金屬単元I的數量根據需要設置。金屬単元I上均設置有垂直于周期漸變彩虹局域器長度方向的凹槽11，凹槽11均位于周期漸變彩虹局域器的同側，從周期漸變彩虹局域器的一端到另一端，凹槽11的深度逐漸遞增或遞減。金屬單元為平面化等離極化激元單元結構。金屬単元可以利用光刻、PCB加工技術，在薄的或厚的介質基底上刻蝕成平面結構；或者在薄的金屬片上刻蝕周期単元結構。平面化結構容易實現器件集成。本實施例中，金屬単元I的形狀為矩形片。凹槽11位于金屬単元I的中部。相鄰凹槽11之間的深度差均相同。相鄰凹槽11之間的深度差即為凹槽11的深度漸變速率。凹槽11的寬度均相同。金屬単元I為等離子超材料，其厚度小于等于O. 02_。本專利技術尺寸小，金屬単元的長度、高度尺寸小于工作波長，厚度遠遠小于工作波長。平面槽深漸變彩虹局域器是基于人工表面等離極化激元的慢波器，其単元結構為圖I和圖2所示的金屬単元I和位于金屬単元上的凹槽11結構。當電磁波沿著圖2從左至右的方向激勵吋，入射電磁波會在器件表面形成表面波，滿足圖5所示的色散關系。由于群速度 兩足關系Vg = ,當群速度減小至零吋，電磁波變停止。圖6所示不同頻率電磁波停留在不同槽深的位置。此特點使得其在實際應用下有著重大的發展前景。請參閱圖7、圖8、圖9和圖10所示，仿真結果和實驗結果顯示:9. OGHz、9. 5GHz、10. OGHzUO. 5GHz的電磁波停留在不同的位置，實現了彩虹局域現象。與現有技術相比，本專利技術的優勢 1、本專利技術尺寸小；· 2、本專利技術帶寬大，支持的頻段范圍較寬； 3、本專利技術結構簡單，為周期金屬凹槽周期排列組成。相比于其他傳輸線結構，例如導體夾帶介質層的帶狀線、微帶線等，結構十分簡單； 4、本專利技術的傳輸損耗小，電磁波可以傳播幾十個周期結構。傳統的波導結構，例如雙線傳輸線、同軸線，當頻率升高到微波段時，傳輸損耗就十分之大。如上所述，本專利技術與
技術介紹
相比，本專利技術平面槽深漸變彩虹局域器將單元結構向ー個方向進行周期沿拓，并實現槽深漸變，即可得到平面槽深漸變彩虹局域器。該局域器具有平面化“零”厚度，帶寬大，結構簡單，傳輸損耗小的特點，因此在微波器件新型設計等領域具有重要的應用前景。權利要求1.一種平面槽深漸變彩虹局域器，其特征在于，所述平面槽深漸變彩虹局域器為平面結構，所述平面槽深漸變彩虹局域器由周期性排列的金屬單元(I)組成，所述金屬單元(I)的大小和形狀均相同，所述金屬單元(I)上均設置有垂直于所述周期漸變彩虹局域器長度方向的凹槽(11)，所述凹槽(11)均位于所述周期漸變彩虹局域器的同側，從所述周期漸變彩虹局域器的一端到另一端，所述凹槽(11)的深度逐漸遞增或遞減。2.如權利要求I所述的平面槽深漸變彩虹局域器，其特征在于，所述金屬單元(I)的形狀為矩形片。3.如權利要求I所述的平面槽深漸變彩虹局域器，其特征在于，所述凹槽(11)位于所述金屬單元(I)的中部。4.如權利要求I所述的平面槽深漸變彩虹局域器，其特征在于，相鄰所述凹槽(11)之間的深度差均相同。5.如權利要求I所述的平面槽深漸變彩虹局域器，其特征在于，所述凹槽(11)的寬度均相同。6.如權利要求I所述的平面槽深漸變彩虹局域器，其特征在于，所述金屬單元為平面化等離極化激元單元結構。7.如權利要求I本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種平面槽深漸變彩虹局域器，其特征在于，所述平面槽深漸變彩虹局域器為平面結構，所述平面槽深漸變彩虹局域器由周期性排列的金屬單元（1）組成，所述金屬單元（1）的大小和形狀均相同，所述金屬單元（1）上均設置有垂直于所述周期漸變彩虹局域器長度方向的凹槽（11），所述凹槽（11）均位于所述周期漸變彩虹局域器的同側，從所述周期漸變彩虹局域器的一端到另一端，所述凹槽（11）的深度逐漸遞增或遞減。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔鐵軍，楊艷，趙沛，沈曉鵬，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：