CN203136314U

CN203136314U - 一种等离子体光子晶体发生器

Info

Publication number: CN203136314U
Application number: CN 201320113829
Authority: CN
Inventors: 张新春; 李娜
Original assignee: North China Electric Power University
Current assignee: North China Electric Power University
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2023-03-13

Abstract

一种等离子体光子晶体发生器，它包括平面式阵列电极和平板水电极，所述阵列电极平行于平板水电极且与平板水电极相对，在其朝向平板水电极的一侧设置有透明介质挡板，在透明介质挡板与平板水电极之间留有等离子体光子晶体间隙，阵列电极和平板水电极分别与高压电源的两极连接。本实用新型采用平板水电极和阵列电极介质阻挡放电的方法产生等离子体光子晶体，不仅可以获得稳定的等离子体光子晶体，而且光子晶体的参数具有较大的调节空间，能够满足不同频率电磁波控制的需要。

Description

一种等离子体光子晶体发生器

技术领域

本实用新型涉及一种采用平板水电极和阵列电极介质阻挡放电的方法产生稳定等离子体光子晶体的装置，属于等离子体技术领域。

背景技术

光子晶体又叫光子带隙材料，是由不同折射率的介质周期性排列而成的人工微结构。由于其周期性的存在，产生光子晶体带隙，从而使得频率落入该带隙的光不能传播。基于以上特性，光子晶体被广泛地应用于众多领域。

目前，用于产生光子晶体的装置主要有两种：一种是具有两个平板水电极的介质阻挡放电装置，该装置通过两个平板水电极间不同放电丝的非线性自组织形成不同对称性的等离子体光子晶体。由于水的热容量很大，这种装置的电介质在很高的外加电压下也不会破碎，而且通过调节放电参数可形成不同等离子体光子晶体。但这种装置的稳定性和重复性不好，很难满足实际需要。第二种装置的一个电极采用附着在介质板上的阵列金属电极，另一电极采用附着在介质板上的平板金属电极。这种装置虽然能够产生稳定的等离子体光子晶体，但是由于介质板的散热性差，工作中很容易破碎，通常只能产生电子密度较低的等离子体光子晶体，频率的可调性受到很大限制。因此，如何获得具有较大参数调节空间的稳定等离子体光子晶体一直是人们面临的难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种可获得具有较大参数调节空间的稳定等离子体光子晶体的等离子体光子晶体发生器。

本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的：

一种等离子体光子晶体发生器，构成中包括平面式阵列电极和平板水电极，所述阵列电极平行于平板水电极且与平板水电极相对，在其朝向平板水电极的一侧设置有透明介质挡板，在透明介质挡板与平板水电极之间留有等离子体光子晶体间隙，阵列电极和平板水电极分别与高压电源的两极连接。

上述等离子体光子晶体发生器，所述平板水电极包括电介质外壳及注入其内部的导电液体，所述电介质外壳与阵列电极相对应的部分为平行于阵列电极的透明电介质平板，电介质外壳内部的导电液体通过电极引线与高压电源电连接。

上述等离子体光子晶体发生器，所述阵列电极为网状，其网孔形状为正方形、正三角形或正六边形。

上述等离子体光子晶体发生器，所述网状阵列电极的每个节点上固定有长度一致且指向平板水电极的金属针。

上述等离子体光子晶体发生器，所述网状阵列电极上的金属针的直径有多种，多种直径的金属针周期性排列。

上述等离子体光子晶体发生器，所述平板水电极的电介质外壳上设置有注水孔。

本实用新型采用平板水电极和阵列电极介质阻挡放电的方法产生等离子体光子晶体，不仅可以获得稳定的等离子体光子晶体，而且光子晶体的参数具有较大的调节空间，能够满足不同波段电磁波控制的需要。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是平板水电极的剖视图；

图3～图5是三种没有金属针的阵列电极的结构示意图；

图6～图9是四种有金属针的阵列电极的结构示意图；

图10是等离子体光子晶体的侧视图；

图11是A-A剖视图。

图中各标号清单为：1、阵列电极，2、透明介质挡板，3、透明电介质平板，4、电介质外壳，5、电极引线，6、注水孔，7、高压电源，8、放电丝（等离子体区），9、未放电区域，10、金属针。

具体实施方式

参看图1，本实用新型包括阵列电极1、透明介质挡板2、平板水电极和高压电源7，其中，平板水电极包括内注导电液体的密闭电介质外壳4和电极引线5。

阵列电极1可以是平板网格型（见图3～图5），网格可为正方形、矩形、六边形、三角形等，也可以在平板网格型阵列电极的每个节点上焊接金属针10（见图6～图9），在图6和图7中，各金属针10的直径和长度都相等；在图8和图9中，金属针的长度相等但直径不等，不同直径的金属针排列成不同的复杂超点阵结构。通过改变阵列电极1的制作构型可以得到不同结构的稳定的等离子体光子晶体。通过改变放电条件（外加电压、气压、放电间距以及工作气体等）可以控制不同频率电磁波的传播，因此，等离子体光子晶体可以具有多样性，并且很稳定、重复性好。

透明介质挡板2和电介质外壳4的材质可为玻璃、石英玻璃和塑料等，介电常数为5－20之间，透明介质挡板2的形状可为圆形、矩形等。电介质外壳4设置有注水孔6，一方面可用来注入导电液体，另一方面可以使电介质外壳4的内腔与外界相通，防止放电时因导电液体发热而导致内部压力增大。

高压电源7即可以是直流电源，也可为交流电源，电压幅度为1-10kV，若为交流电源，其电压频率为10-100kHz。放电丝8的直径、等离子体密度与外加电压的幅度、气压、气隙间距以及金属针10的粗细有关，放电丝排列的对称性取决于金属阵列电极1的结构。放电丝8与未放电区域9周期性地排列形成了等离子体光子晶体。由于放电丝8的排列方式与金属阵列电极1的结构相对应，因此产生的等离子体光子晶体稳定性好，重复性好。

本实用新型的制作方法是，将阵列电极1与透明介质挡板2紧密连接，并固定于对应位置；电介质外壳4的中间部分采用管状电介质，其两端用透明电介质平板3密封，通过注水孔6将密封空间注满水或其它导电液体。透明介质挡板2和电介质外壳4一端的透明电介质平板3平行相对，之间为气隙间距，高压电源的高压端和接地端分别和阵列电极、平板水电极的电极引线5连接。放电气隙间距可通过调节两电极的位置进行自由调节。两电极可直接放置于空气中，也可以放置于一个大的密闭腔中，此密闭腔的气压可通过真空泵调节，密闭腔内的气体可改变，例如可充入氩气、氦气、氙气等。随着外加电压的升高，气隙间的气体被击穿形成放电，表现为许多明亮的放电丝。这些放电丝通常产生在金属针附近或金属网格内，因此放电丝的排列具有规则的结构，且与金属阵列电极的对称性一致。由于金属阵列电极的应用，放电丝与未放电区域周期性排列，形成了等离子体光子晶体，且这些等离子体光子晶体的结构稳定、对称性高、重复性好。人们可通过改变阵列电极的对称性，控制等离子体光子晶体的对称性，实现对等离子体光子晶体色散关系的控制，另外还可通过改变外加电压的频率、幅度以及放电气压等，改变等离子体的密度、进而实现对等离子体光子晶体的控制。

Claims

1.一种等离子体光子晶体发生器，其特征是，它包括平面式阵列电极（1）和平板水电极，所述阵列电极（1）平行于平板水电极且与平板水电极相对，在其朝向平板水电极的一侧设置有透明介质挡板（2），在透明介质挡板（2）与平板水电极之间留有等离子体光子晶体间隙，阵列电极（1）和平板水电极分别与高压电源（7）的两极连接。

2.根据权利要求1所述的一种等离子体光子晶体发生器，其特征是，所述平板水电极包括电介质外壳（4）及注入其内部的导电液体，所述电介质外壳（4）与阵列电极（1）相对应的部分为平行于阵列电极（1）的透明电介质平板（3），电介质外壳（4）内部的导电液体通过电极引线（5）与高压电源（7）电连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种等离子体光子晶体发生器，其特征是，所述阵列电极（1）为网状，其网孔形状为正方形、正三角形或正六边形。

4.根据权利要求3所述的一种等离子体光子晶体发生器，其特征是，所述网状阵列电极（1）的每个节点上固定有长度一致且指向平板水电极的金属针（10）。

5.根据权利要求4所述的一种等离子体光子晶体发生器，其特征是，所述网状阵列电极（1）上的金属针（10）的直径有多种，多种直径的金属针（10）周期性排列。

6.根据权利要求5所述的一种等离子体光子晶体发生器，其特征是，所述平板水电极的电介质外壳（4）上设置有注水孔（6）。