[实用新型]带宽完全隔离的多方向表面波分波器

说明书

技术领域

本实用新型属于表面波多向分波器领域，具体涉及一种带宽完全隔离的多方向表面波分波器。

背景技术

人工表面等离子体是一种在低频波段(微波，太赫兹或远红外)存在于不平整金属表面上的表面电磁波，由于该表面电磁波局限在亚波长范围内而不受衍射极限的限制，因而在集成电路器件小型化及数据存储方面有重要应用。如何有效控制表面波的传输对于实现这些重要应用至关重要。

现有的表面波多向分波器主要基于传统的人工表面等离子体波导，通过构造具有不同色散关系的波导结构，从而实现表面波的分波。通过控制金属光栅结构的表面凹槽的深度，表面凹槽的宽度、表面凹槽的周期性和金属板的厚度来改变金属表面结构的色散曲线，从而达到表面波分波的目的。

现有表面波多向分波器技术主要基于传统人工表面等离子体色散曲线可以通过改变金属结构的几何参数来实现分波的功能。但是传统的表面等离子体色散关系是从光线出发的，所以基于传统表面等离子体色散关系的表面分波器虽然可以在高频波段被隔离开，但是在低频波段色散关系仍然重合在一起，无法彻底使不同频率的表面波完全分离。这样就造成了低频波段分波功能的失效。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种带宽完全隔离的多方向表面波分波器。

本实用新型的带宽完全隔离的多方向表面波分波器，包括在金属表面周期性排列的金属柱阵列结构构成的表面波光子晶体，所述表面波光子晶体上设置有多个波导，所述表面波光子晶体的金属柱与柱之间的距离相等，且该距离小于表面波工作波长的二分之一；所述的波导为通过在表面波光子晶体上引入缺陷的方式构成，所述缺陷处的谐振频率处在周围表面波光子晶体的禁带之内；所述的所有波导的一端与激发源相连，另一端用于与各自接收器相连。

优选的，所述的引入缺陷的方式为降低金属柱的柱高，被降低柱高的金属柱处的谐振频率处在周围较高金属柱组成的表面波光子晶体的禁带之内。

优选的，同一个波导内被降低柱高的金属柱的高度相同。

优选的，不同波导内被降低柱高的金属柱的高度各不相同，即所述多个波导的色散曲线完全隔离。

可选的，所述的波导为直波导，即所述被降低柱高的金属柱连续或每隔一个排列成一条直线。

可选的，所述的波导为包含一个或多个无弯曲半径的90°折角的波导，即所述被降低柱高的金属柱连续或每隔一个排列成一条直线或包含一个或多个无弯曲半径的90°折角的折线。

设置表面波激发源(如放置一个单极子天线)，这样从中心激发源激发出的表面波在不同的频率范围内就会沿不同的方向传播而没有频率上的重叠。而且发现基于表面波光子晶体构造出来的波导的色散曲线和传统的表面等离子体色散曲线完全不同，传统的表面等离子体曲线是从光线出发在第一布里渊边界达到渐近频率，而基于光子晶体构造的波导色散曲线和利用紧束缚近似原理的耦合谐振腔光学波导(coupled-resonator optical waveguide)一样。由于耦合谐振腔波导的传输带不是从光线出发而且拥有较窄的传输带宽，所以通过设计不同耦合谐振腔波导的结构参数，可以把分波器不同分支波导的色散曲线完全隔离开来，这样不同频率的表面波就会沿着分波器不同的分支传播而没有任何重叠，从而达到彻底分波的目的。

本实用新型提出了一种新的带宽完全隔离的多向分波器和多向分波机制，这种机制是基于紧束缚近似原理的耦合谐振腔光学波导的色散关系，而不是传统的表面等离子体波导的色散关系。

本实用新型实现了不同频率的表面波的彻底分离，而传统的人工表面等离子体波导是实现不了该功能的。带宽完全隔离的多向分波器在太赫兹及微波集成电路中有重要作用。

本实用新型的多向表面波分波器的工作频率范围可以通过调整金属结构的几何参数来任意改变。

附图说明

图1(a)完全带宽隔离的多向表面波分波器示意图。图1(b)多向分波器四个分支耦合谐振腔波导的色散曲线。

图2(a)带宽完全隔离的多向分波器四个分支的近场传输谱。(b-e)实验测得的多向分波器不同频率下的电场分布图，其中图2(b)为12.85GHz，图2(c)为13.35GHz，图2(d)为13.88GHz，图2(e)为14.48GHz。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明。