[发明专利]一种超材料谐振腔

说明书

技术领域

本发明涉及开放式谐振腔领域，尤其涉及一种超材料谐振腔。

背景技术

现有的开放式缓变截面波导谐振腔的俩端没有金属封闭面，因而腔内振荡的形成不能与传统谐振腔一样依赖金属面的反射，而是由俩端的截止截面或不均匀性(波导截面的改变)的反射的结果。因此，这样的腔体就可以具有足够大的横截面尺寸以便电子注通过，而且腔对某些模式仍然具有很高的Q值。所以为了使得电子注顺利的通过波导，必须要有较大的波导横截面积，这样使得谐振腔体积较大，而且如果在腔内填充介质材料，也由于工艺上的困难，很难保证填充的介质具有相同的折射率值，会给谐振腔的稳定性带来影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术谐振腔体积过大以及难以在谐振腔内填充均匀折射率值的缺陷，提供一种超材料谐振腔，该谐振腔能够在腔内填充具有相同折射率值的超材料，也能减小谐振腔内的体积。

为了达到上述目的，本发明采用的如下技术方案：

一种超材料谐振腔，所述谐振腔包括波导以及位于所述波导轴线上的电子注入管，所述谐振腔内填充有超材料介质。

进一步地，所述谐振腔内的超材料介质为折射率均匀的超材料介质。

进一步地，所述波导包括依次封闭相连的波导管Z₁、波导管Z₂、波导管Z₃以及波导管Z₄。

进一步地，所述波导管Z₁内各处的横截面面积相同、波导管Z₂内各处的横截面面积相同以及波导管Z₄内各处的横截面面积相同，且所述波导管Z₁的横截面面积比波导管Z₂的横截面面积小，波导管Z₂的横截面面积比波导管Z₄的横截面面积小。

进一步地，所述波导管Z₃内各处的横截面面积是连续变化的，所述波导管Z₃内横截面面积最小处与所述波导管Z₂封闭相连且最小横截面面积与波导管Z₂的横截面面积相同，所述波导管Z₃内横截面面积最大处与所述波导管Z₄封闭相连且最大横截面面积与波导管Z₄的横截面面积相同。

进一步地，所述波导为圆形波导或者方形波导。

进一步地，所述电子注入管为圆形通道。

进一步地，所述超材料介质由多个超材料单元组成，所述超材料单元包括设置有人造微结构的单元基材。

进一步地，所述超材料介质各处的超材料单元内的人造微结构的几何尺寸相同。

进一步地，所述人造微结构的材质是电导体。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：本发明一种超材料谐振腔通过在其内填充超材料介质，该超材料介质能够保证其折射率的恒定，又能设置实际需要的具体折射率值，使得该谐振腔具有较小的体积，从而使得产品小型化，节约了成本。

附图说明

图1是本发明所示超材料谐振腔的结构示意图；

图2是本发明实施例1示意图；

图3是本发明实施例2示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示为本发明所述的一种超材料谐振腔的结构示意图，该谐振腔包括波导1、超材料介质2以及电子注入管3，其中电子注入管3位于波导1的轴线上，用来注入电子束，超材料介质2填充于波导1内。

该超材料谐振腔内的超材料介质为高介电常数的介质，且为折射率均匀的超材料介质。为了实现超材料介质2为高介电常数且折射率均匀的介质，是通过超材料介质2内的多个超材料单元的设计来实现的，其中，超材料单元包括设置有人造微结构的单元基材，且单元基材的尺寸小于电磁波波长的四分之一，一般优选为十分之一。

为了实现超材料介质2的电磁特性，人造微结构的材质一般选择为电导体，由于铜比较便宜也容易加工，实际应用会比较多，且超材料介质2内的所有人造微结构的几何尺寸是相同的，保证了超材料介质2内的折射率相同。