CN109004329A - 基于全金属板谐振腔的谐振器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于全金属板谐振腔的谐振器，包括多个侧板，所述多个侧板拼接形成封闭的谐振腔，其中，所述侧板为金属板。本发明的谐振器的谐振腔的每个表面均可以达到较低的表面粗糙度，并且腔体表面对微波的损耗较小，腔体表面可以实现更高的品质因子。

Description

基于全金属板谐振腔的谐振器

技术领域

本发明属于微波器件领域，具体地，涉及一种基于全金属板谐振腔的谐振器。

背景技术

在微波、超导量子电路、超导量子计算等许多领域，都需要用到谐振器，并且需要谐振器具有高品质因子的谐振腔。例如，在超导量子计算领域，具有高品质因子的谐振腔的谐振器可以作为量子比特或者量子寄存器。

现有技术中，三维谐振腔通常采用在金属块上挖空的方法，然后两个挖空的金属块进行拼接或在挖空的金属块上加盖板的方式构成三维谐振腔，这样，谐振腔不容易进行处理，容易产生较大的微波损耗。腔体的加工精度、介质损耗、表面粗糙度受到加工工艺的限制，限制了腔体的品质因子的进一步提高。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种具有高品质因子的谐振腔的基于全金属板谐振腔的谐振器。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

根据本发明的一方面，提供了一种基于全金属板谐振腔的谐振器，包括多个侧板，所述多个侧板拼接形成封闭的谐振腔，所述侧板为金属板。

进一步地，所述侧板的数量为六个，六个所述侧板拼接形成呈长方体状的谐振腔。

进一步地，所述侧板彼此独立，或者至少两个侧板一体成型。

进一步地，所述多个侧板之间通过金属键合的方式连接。

进一步地，所述多个侧板之间的连接面包括金属膜，所述金属膜采用金、铜、铟、钛、铂、锗、镍中的一种或多种组成。

进一步地，所述谐振腔具有至少一个通孔，所述通孔分布于至少一个侧板上。

进一步地，所述金属板的表面被进行超精密抛光处理。

进一步地，所述金属板的表面粗糙度小于10nm。

进一步地，所述金属板采用铝、铌、铟、锡中的至少一种组成。

进一步地，所述金属板的机械强度大于

本发明的有益效果：本发明的谐振器的谐振腔的每个侧板都采用金属板，每个表面均可以通过进一步的加工达到较低的表面粗糙度，并且腔体表面对微波的损耗较小，可以实现更高的品质因子。

附图说明

通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：

图1是根据本发明的第一实施例的谐振器的结构示意图；

图2是根据本发明的第一实施例的金属板的结构示意图；

图3是根据本发明的第一实施例的谐振器的爆炸图；

图4是根据本发明的第二实施例的谐振器的结构示意图；

图5是根据本发明的第二实施例的谐振器的爆炸图；

图6是根据本发明的第三实施例的谐振器的结构示意图；

图7是根据本发明的第三实施例的谐振器的爆炸图。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。

本发明的实施例提出一种基于全金属板谐振腔的谐振器，所述谐振器100包括多个侧板。具体地，所述多个侧板拼接形成封闭的谐振腔，其中侧板为金属板110。

现有技术中，谐振腔是将金属块直接挖空形成谐振腔，这样谐振腔的腔表面难以进行进一步的处理，导致腔表面的品质因子无法进一步提高。而本发明的实施例将谐振腔拆分成由多个侧板拼接组成，使得在加工工艺上，谐振腔的每个腔表面都可以方便、完整地进行抛光处理，从而可以降低腔表面的粗糙度。

作为本发明的一种实施方式，谐振腔的形状可以为呈长方体状的谐振腔，由6个侧板拼接而成。作为本发明的其它的实施方式，谐振腔的形状还可以呈圆柱状等其它形状、侧板的数量也可以是其它选择，本发明在此不作限制。

作为本发明的一种实施方式，多个侧板彼此独立或者至少两个侧板一体成型。

作为本发明的一种实施方式，多个侧板之间通过金属键合的方式连接。由于侧板采用金属板110，全金属板之间可采用金属键合的方式连接各个侧板，相比螺钉紧固和焊接的连接方式，采用金属键合的连接方式可以减小侧板连接处的缝隙和缺陷，质量可接近甚至超过一体加工的工艺的质量，有助于提高谐振模式的纯净性和谐振腔的品质因子，减少寄生电磁谐振。

作为本发明的一种实施方式，多个侧板之间的连接面包括金属膜，所述金属膜采用金、铜、铟、钛、铂、锗、镍中的一种或多种组成。

作为本发明的一种实施方式，谐振器100具有至少一个通孔A。通孔A为微波的输入输出通道。通孔A分布于至少一个侧板上。

作为本发明的一种实施方式，金属板110采用铝、铌、铟或锡中的一种制成，当然本发明并不限制于此，金属板110还可以采用其它合适的具有超导金属材料制成。

优选地，金属板110的表面可采用超精密抛光处理以进一步降低金属板110的表面粗糙度。超精密抛光处理包括机械抛光、化学抛光、水合抛光、磁流体抛光等。除了通过超精密抛光处理，金属板110的表面还可以采用在硅片上外延单晶铝的方式降低金属板的表面粗糙度。

优选地，本发明的实施例的金属板110的表面粗糙度小于10nm。

作为本发明的一种实施方式，金属板110的机械强度大于200MPa。

本实施例的谐振器100的谐振腔的所有腔表面均可以采用超高精密的抛光处理来达到更低的表面粗糙度，降低腔表面对微波的损耗，从而使谐振腔达到更高的品质因子。

下面结合具体的实施方式进行阐述。

实施例一

图1是根据本发明的第一实施例的谐振器的结构示意图。图2是根据本发明的第一实施例的金属板的结构示意图。图3是根据本发明的第一实施例的谐振器的爆炸图。

参照图1至图3所示，本发明的第一实施例提出一种谐振器100。所述谐振器包括六个侧板拼接形成呈长方体状的谐振腔，每个侧板彼此独立，谐振器100具有两个通孔A，每个通孔A分布于一个侧板上。六个侧板为金属板110。

进一步地，如图2所示，其中四个金属板110的其中两条相对的边形成中间高、两边低的台阶状连接部。剩下的两个侧板四边均形成中间高、四边低的台阶状连接部。台阶状连接部使侧板拼接时更加牢固。侧板间的连接面设置有金属膜B，多个侧板之间通过金属键合的方式固定连接，可以有效减小侧板连接处的缝隙和缺陷，提高谐振腔的品质因子。

实施例二

图4是根据本发明的第二实施例的谐振器的结构示意图。图5是根据本发明的第二实施例的谐振器的爆炸图。

参照图4、图5所示，本发明的第四实施例提出一种谐振器100，所述谐振器100包括六个侧板拼接形成呈长方体状的谐振腔，谐振器100具有两个通孔A，每个通孔A分布于一个侧板上。六个侧板均为金属板110。其中，每两个金属板110一体成型形成双金属板结构110A，即三个双金属板结构110A拼接形成呈长方体状的谐振腔。在本实施例中，侧板间的连接面设置有金属膜B，多个侧板之间通过金属键合的方式固定连接，可以有效减小侧板连接处的缝隙和缺陷，提高谐振腔的品质因子。

实施例三

图6是根据本发明的第三实施例的谐振器的结构示意图。图7是根据本发明的第三实施例的谐振器的爆炸图。

参照图6、图7所示，本发明的第三实施例提出一种谐振器100，所述谐振器100包括六个侧板拼接形成呈长方体状的谐振腔，谐振器100具有两个通孔A，每个通孔A分布于一个侧板上。六个侧板均为金属板110。其中有四个金属板110两两一体成型形成双金属结构110A，剩下的两个金属板110A彼此独立，即两个双金属板结构110A和剩下的两个金属板110拼接形成呈长方体状的谐振腔。在本实施例中，侧板间的连接面设置有金属膜B，多个侧板之间通过金属键合的方式固定连接，可以有效减小侧板连接处的缝隙和缺陷，提高谐振腔的品质因子。

本发明的实施例的谐振器的谐振腔的每个侧板都采用金属板，每个表面均可以通过进一步的加工达到较低的表面粗糙度，并且腔体表面对微波的损耗较小，可以实现更高的品质因子。虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。

Claims (10)

1.一种基于全金属板谐振腔的谐振器，其特征在于，包括多个侧板，所述多个侧板拼接形成封闭的谐振腔，所述侧板为金属板。

2.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述侧板的数量为六个，六个所述侧板拼接形成呈长方体状的谐振腔。

3.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述侧板彼此独立，或者至少两个侧板一体成型。

4.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述多个侧板之间通过金属键合的方式连接。

5.根据权利要求4所述的谐振器，其特征在于，所述多个侧板之间的连接面包括金属膜，所述金属膜采用金、铜、铟、钛、铂、锗、镍中的一种或多种组成。

6.根据权利要求1至4任一项所述的谐振器，其特征在于，所述谐振腔具有至少一个通孔，所述通孔分布于至少一个侧板上。

7.根据权利要求5所述的谐振器，其特征在于，所述金属板的表面被进行超精密抛光处理。

8.根据权利要求5所述的谐振器，其特征在于，所述金属板的表面粗糙度小于10nm。

9.根据权利要求5所述的谐振器，其特征在于，所述金属板采用铝、铌、铟、锡中的至少一种组成。

10.根据权利要求5所述的谐振器，其特征在于，所述金属板的机械强度大于200MPa。