CN102290624B - 多方向表面波分波器 - Google Patents

多方向表面波分波器 Download PDF

Info

Publication number
CN102290624B
CN102290624B CN 201110120968 CN201110120968A CN102290624B CN 102290624 B CN102290624 B CN 102290624B CN 201110120968 CN201110120968 CN 201110120968 CN 201110120968 A CN201110120968 A CN 201110120968A CN 102290624 B CN102290624 B CN 102290624B
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal plate
wave
surface wave
metal
cylindrical wire
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN 201110120968
Other languages
English (en)
Other versions
CN102290624A (zh
Inventor
崔铁军
周永金
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN 201110120968 priority Critical patent/CN102290624B/zh
Publication of CN102290624A publication Critical patent/CN102290624A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102290624B publication Critical patent/CN102290624B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

一种多方向表面波分波器，包括圆柱线波导和多个表面刻有凹槽的金属平板，各个金属平板的一端连接于圆柱线波导，环绕在圆柱线波导周围，通过圆柱线波导来激发表面刻有凹槽的金属平板上的表面波；各个金属平板作为分波器的各个分支，其上的凹槽参数不同；各个工作频段对应的各个分支上的凹槽结构是通过调整凹槽参数，即凹槽深度、凹槽宽度、凹槽的周期性和金属平板的厚度，来改变金属平板表面的色散曲线实现。本发明首次实现了基于金属结构的多方向分波功能。本发明中所提出的用圆柱线波导激励表面波的方法，实现简单有效，便于加工，适用范围广。

Description

多方向表面波分波器
技术领域
本发明涉及一种多方向表面波分波器，尤其涉及一种基于圆柱线波导的多方向表面波分波器天线，可用于通信领域，以实现微波段或太赫兹波段波分多工器等功能。
背景技术
人工表面等离子激元(表面波)不受衍射极限的限制，因而可用于构造紧凑元件，在表面或界面技术以及数据存储等方面有重要应用。通常采用的人工表面等离子激元耦合结构包括棱镜、缝隙和金属光栅等。对于棱镜和光栅结构，入射波本身是很大的噪声源。尽管从光/电尺寸厚的金属膜上的亚波长缝隙背面入射能够消除这种问题，但控制和操纵自由空间太赫兹波束的传播需要熟练的经验并且要求样品要在直视线范围内，同时需要人工磁壁来支持横磁(TM)波传播。我们提出了一种简单有效的通过圆柱线波导来激发表面刻有凹槽的金属平板上的人工表面等离子激元的方法。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种多方向表面波分波器，该多方向表面波分波器可工作于微波段和太赫兹波段。通过控制金属光栅结构的表面凹槽深度、表面凹槽宽度、表面凹槽的周期性和金属平板的厚度来改变金属表面的色散曲线，设计满足工作频段的金属光栅结构。用支持表面波传播的圆柱线波导来激励金属光栅结构上的表面波。
技术方案：
一种多方向表面波分波器，包括圆柱线波导和多个表面刻有凹槽的金属平板，各个金属平板的一端连接于圆柱线波导，环绕在圆柱线波导周围，通过圆柱线波导来激发表面刻有凹槽的金属平板上的表面波；各个金属平板作为分波器的各个分支，其上的凹槽参数不同；各个工作频段对应的各个分支上的凹槽结构是通过调整凹槽参数，即凹槽深度、凹槽宽度、凹槽的周期性和金属平板的厚度，来改变金属平板表面的色散曲线实现。
分波器的微波段的实现是用外伸的同轴线内导体作为圆柱线波导来激发各个分支金属平板上的表面波。
分波器的太赫兹(THz)波段的实现是直接用金属圆柱线作为圆柱线波导来激发刻有凹槽的金属平板的表面波。
金属平板的材质对分波功能影响很小，一般选择价格便宜的金属如铝材、不锈钢等。
本发明中支持表面波传播的金属光栅结构根据工作频段不同，可采用不同加工工艺如线切割或者光刻。微波段的圆柱线波导可以通过将同轴线的内导体外伸来实现，而内导体延伸的长度、内导体的外径和金属光栅的厚度等都会影响圆柱线波导上的场到金属光栅上的场的耦合效率。而考虑到损耗和色散，太赫兹波段的圆柱线波导可直接用圆柱形金属导线来实现，通过光导天线将太赫兹脉冲耦合到圆柱形金属导线。
有益效果：本发明具有以下优点：
1、本发明首次实现了基于金属结构的多方向分波功能。
2、本发明中所提出的用圆柱线波导激励表面波的方法，实现简单有效，便于加工，适用范围广。
附图说明
图1-1为太赫兹波段实现实施例示意图；
图1-2为微波段实现实施例示意图。
图中，金属圆柱线11、同轴线内导体21、各个表面刻有凹槽的金属平板2。
图2是金属光栅结构示意图。
图3～5是金属光栅结构在不同凹槽深度h、凹槽宽度w和凹槽的周期性p时的色散特性示意图。
图6-1、6-2和6-3是本发明的各分支上的电场功率分布图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本技术方案作进一步说明：
一种多方向表面波分波器，包括圆柱线波导和多个表面刻有凹槽的金属平板，各个金属平板的一端连接于圆柱线波导，环绕在圆柱线波导周围，通过圆柱线波导来激发表面刻有凹槽的金属平板上的表面波；各个金属平板作为分波器的各个分支，其上的凹槽参数不同；各个工作频段对应的各个分支上的凹槽结构是通过调整凹槽参数，即凹槽深度、凹槽宽度、凹槽的周期性和金属平板的厚度，来改变金属平板表面的色散曲线实现。
参考图1-1，分波器的太赫兹(THz)波段的实现是直接用金属圆柱线作为圆柱线波导来激发刻有凹槽的金属平板的表面波。
参考图1-2，分波器的微波段的实现是用外伸的同轴线内导体作为圆柱线波导来激发各个分支金属平板上的表面波。
本发明中，首先通过电磁仿真工具来分析金属光栅结构的色散曲线，通过控制金属光栅结构的表面凹槽深度、表面凹槽宽度、表面凹槽的周期性和金属平板的厚度使之工作在要求的频段范围内。微波段和太赫兹波段的金属光栅结构加工都比较简单。选择合适型号的同轴线，将适当长度的内导体裸露出来用来激发金属光栅结构上的表面波。在太赫兹波段，可以直接用圆柱导线。通过光导天线可以将太赫兹脉冲转换成灾圆柱导线上传播的轴向极化的表面波，从而来激发金属光栅结构上的表面波。
图1-1和图-2给出了本发明的实施例图，此处，以三方向分波器为例，超过3个分支也是可以的，而且各分支间的夹角随意，不需要正交。
图6-1～图6-3给出了电场功率的仿真分布图，可以看出，不同频率(波长)的电磁波按照设计的要求沿分波器的不同分支传播。1THz的电磁波几乎全部向
Figure BDA0000060476040000031
方向传播，向方向传播的0.75THz的电磁波最强而向
Figure BDA0000060476040000033
方向传播的0.5THz的电磁波最强。

Claims (3)

1.一种多方向表面波分波器，其特征是包括圆柱线波导和多个表面刻有凹槽的金属平板，各个金属平板的一端连接于圆柱线波导，环绕在圆柱线波导周围，通过圆柱线波导来激发表面刻有凹槽的金属平板上的表面波；各个金属平板作为分波器的各个分支，其上的凹槽参数不同；各个工作频段对应的各个分支上的凹槽结构是通过调整凹槽参数，即凹槽深度、凹槽宽度、凹槽的周期性和金属平板的厚度，来改变金属平板表面的色散曲线实现。
2.根据权利要求1所述的多方向表面波分波器，其特征在于分波器的微波段的实现是用外伸的同轴线内导体作为圆柱线波导来激发各个分支金属平板上的表面波。
3.根据权利要求1所述的多方向表面波分波器，其特征在于分波器的太赫兹(THz)波段的实现是直接用金属圆柱线作为圆柱线波导来激发刻有凹槽的金属平板的表面波。
CN 201110120968 2011-05-11 2011-05-11 多方向表面波分波器 Active CN102290624B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110120968 CN102290624B (zh) 2011-05-11 2011-05-11 多方向表面波分波器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110120968 CN102290624B (zh) 2011-05-11 2011-05-11 多方向表面波分波器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102290624A CN102290624A (zh) 2011-12-21
CN102290624B true CN102290624B (zh) 2013-09-18

Family

ID=45336834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110120968 Active CN102290624B (zh) 2011-05-11 2011-05-11 多方向表面波分波器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102290624B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107065069A (zh) * 2017-05-12 2017-08-18 深圳市太赫兹科技创新研究院 太赫兹分束器
WO2020041968A1 (zh) * 2018-08-28 2020-03-05 华为技术有限公司 表面波转换耦合装置和表面波通信系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201156572Y (zh) * 2008-02-26 2008-11-26 东南大学 带有多缺陷电磁带隙结构的高频结构
CN202111206U (zh) * 2011-05-11 2012-01-11 东南大学 多方向表面波分波器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201156572Y (zh) * 2008-02-26 2008-11-26 东南大学 带有多缺陷电磁带隙结构的高频结构
CN202111206U (zh) * 2011-05-11 2012-01-11 东南大学 多方向表面波分波器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王振林.表面等离激元研究新进展.《物理学进展》.2009,全文.
表面等离激元研究新进展;王振林;《物理学进展》;20090930;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102290624A (zh) 2011-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Garcia-Vidal et al. Spoof surface plasmon photonics
Minkov et al. Zero-index bound states in the continuum
Ishikawa et al. Deep subwavelength terahertz waveguides using gap magnetic plasmon
CN100395916C (zh) 基于基片集成波导技术的频率选择表面
CN102856622A (zh) 基于人工表面等离极化激元的定向耦合器
CN102255121A (zh) 基于圆柱线波导激励的宽带慢波系统
Cakmak et al. High efficiency of graded index photonic crystal as an input coupler
Jin Zhou et al. A multidirectional frequency splitter with band-stop plasmonic filters
Chen et al. Broadband spoof surface plasmon polariton couplers based on transmissive phase gradient metasurface
Faniayeu et al. Highly transparent twist polarizer metasurface
CN202111206U (zh) 多方向表面波分波器
CN102290624B (zh) 多方向表面波分波器
Pandey et al. Graphene based quad port terahertz MIMO antenna for wireless indoor communications
CN107645063B (zh) 基于人工表面等离激元微腔的反对称模式有效激励装置
Guo et al. Experimental demonstration of an anomalous Floquet topological insulator based on negative-index media
CN1449507A (zh) 声光可调谐滤波器
Zhu et al. Multidirectional sub-wavelength slit splitter and polarization analyzer for THz surface plasmons
Soemphol et al. Metamaterials with near-zero refractive index produced using fishnet structures
CN104360439A (zh) 一种基于变换介质的光子晶体弯折波导结构
CN107069165A (zh) 一种带宽完全隔离的多方向表面波分波器
Li et al. A new insight into the radiation mechanism of fast and slow traveling waves
Huang et al. The rectangular waveguide board wall slot array antenna integrated with one dimensional subwavelength periodic corrugated grooves and artificially soft surface structure
Sugaya et al. Gain enhancement of optical leaky wave antenna excited by parabolic reflector with photonic crystal
CN102651502A (zh) 一种基于金属螺旋线阵列的宽频段波片
Jin et al. Canalization for subwavelength focusing by a slab of dielectric photonic crystal

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant