[发明专利]基于等效表面等离激元的动态可调石墨烯衰减器

说明书

本发明公开了基于等效表面等离激元的动态可调石墨烯衰减器，属于微波器件技术领域，包括多层基片集成波导，在波导两侧对称设置的微带线信号转换过渡部分和微带线信号传输部分，微带线信号转换过渡部分与集成波导传输部分相连；在多层基片中两种不同介电常数的介质基片的交界面周期性的排列金属丝，在金属丝的正上方平行于交界面设置石墨烯三明治结构。本发明利用电解液调控石墨烯的电导率特性，实现了有效等离子体激元衰减的动态调控，易于平面集成，通过调节石墨烯的外加电压可对衰减量进行控制，在小型化、高度集成化和可实时动态调控的器件和电路中具有良好的应用前景，同时为等效等离激元器件打开了新的应用前景。

技术领域

本发明属于微波器件技术领域，涉及基于等效表面等离激元的动态可调石墨烯衰减器。

背景技术

为了追求和优化通信电子产品的体积小、多场景应用和抗干扰强的功能，近年来人们在微波器件的小型化、高集成化和动态可调等方面进行了深入的探讨和发展，为了满足这一应用需求和工程技术需要，高度集成的、抗干扰的动态可调微波器件具有重要的意义。

表面等离子体激元是一种沿着相对介电常数相反的两种介质基板的分界面传播的特殊电磁波，它有着显著的场局域特性和场增强特性，而有效表面等离子体激元是在波导内通过设置适当的尺寸的介质基板产生不同的有效介电常数从而产生的，具有表面等离子体激元的特性。

在电子通信系统中，衰减器一直都是必不可少的一部分，它起到了控制信号大小和缓冲电路中的阻抗变化，实现阻抗匹配的作用。同时近年来，石墨烯由于其特殊的电子和光学性能受到了广泛的关注，基于石墨烯的微波器件也在一些文献中得以报道，其中基于石墨烯的衰减器占了其中一大部分，因为石墨烯有电导率可以通过电压来调节地特性，所以基于石墨烯可以实现动态可调的衰减器，并且有利于实现微波器件的平面集成。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术存在的问题，本发明提供基于等效表面等离激元的动态可调石墨烯衰减器，它具有结构设计简单、易于平面集成和小型化的优点，并且可以通过调节外部电压来改变石墨烯的电导率，从而实现等效表面等离激元的衰减的动态调控。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

基于等效表面等离激元的动态可调石墨烯衰减器，包括等效表面等离激元波导，所述的等效表面等离激元波导的两侧与对称设置的微带线信号转换过渡部分的一端分别相连，所述的微带线信号转换过渡部分的另一端均与对称设置的微带线信号传输部分分别相连；其中，在所述的等效表面等离激元波导的介质层中由上而下依次设置配合使用的等周期排列且宽度为波导宽度的金属丝和介质基板挖空部分；其中在所述的金属丝上覆盖石墨烯三明治结构。

进一步的，所述的微带线信号传输部分、微带线信号转换过渡部分和等效表面等离激元波导均分别包括依次叠合设置的顶层金属导带层、介质层和底层全覆盖金属层。

进一步的，所述的顶层金属导带层包括设置在微带线信号传输部分上的矩形金属导带、设置在微带线信号转换过渡部分上的梯形金属导带上和设置在等效表面等离激元集成波导上的全覆盖金属地。

进一步的，所述的介质层包括依次叠合设置的第一介质基板、第二介质基板和中间挖空的介质基板，其中，设置在所述的中间挖空的介质基板的介质基板挖空部分位于等效表面等离激元波导内。

进一步的，所述的金属化过孔等周期排列在介质层的两侧且排列覆的范围涵盖等效表面等离激元波导；所述的石墨烯三明治结构设置在第一介质基板和第二介质基板之间；所述的金属丝等周期排列且宽度为波导宽度，所述的金属丝设置在第二介质基板和中间挖空的介质基板之间，所述的金属丝排列覆盖的范围为介质基板挖空部分。

进一步的，所述的石墨烯三明治结构包括相互连接的矩形石墨烯和用于外接馈电的L型石墨烯；所述的矩形石墨烯设置在等效表面等离激元波导内且位于介质基板挖空部分的正上方；所述的L型石墨烯设置在微带线信号转换过渡部分内。