[发明专利]一种基于滑移对称人工表面等离激元的低通滤波传输结构

说明书

本发明公开了一种基于滑移对称人工表面等离激元的低通滤波传输结构，其为轴对称结构，包括介质基板，及分别位于介质基板正反面的上层金属导体层和下层金属导体层，上层金属导体层由中间向两边分别为上层人工表面等离激元传输结构、上层过渡匹配结构和金属微带线；下层金属导体层由中间向两边分别为下层人工表面等离激元传输结构、下层过渡匹配结构和金属地；上层人工表面等离激元传输结构和下层人工表面等离激元传输结构沿横轴滑移对称，形成上下滑移对称人工表面等离激元传输结构。本发明通过双层滑移对称技术消除了人工表面等离激元基模和第一高阶模原有的禁带，实现了两种模式的简并性提高了基模的截止频率，进而拓展了传输结构带宽。

技术领域

本发明涉及新型慢波传输线技术，尤其涉及一种基于滑移对称人工表面等离激元的低通滤波传输结构，可应用于通信、集成电路等技术领域。

背景技术

表面等离激元在光波频段因其能突破衍射极限的特性，可用于光电器件的设计，在集成光路方面有重要应用，因而得到深入研究。在微波频率下，金属失去等离子体特性，表面等离激元不能被激发表现为导体特性。研究者通过在三维结构周期性过孔、平面结构周期性刻蚀凹槽等方式，获得了类似光波频段表面等离激元的表面电磁波，被称为人工表面等离激元。其中，二维平面金属导体周期性的开槽结构形成人工表面等离激元传输线比传统微带线对电磁波的束缚和局域性能力更强且具有更灵活的色散调控特性。

但是，平面人工表面等离激元表面波模式具有对单元色散周期很强的频率依赖性，这对二维器件的带宽构成了限制，进而对平面人工表面等离激元用于集成电路的发展形成阻碍。而具有高对称特性滑移对称周期结构可以打破人工表面等离激元基模和高阶模的禁带，可以在大范围内调控电磁波。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于滑移对称人工表面等离激元的低通滤波传输结构，通过滑移对称人工表面等离激元特性将人工表面等离激元两种模式合并。

技术方案：本发明的一种基于滑移对称人工表面等离激元的低通滤波传输结构，包括位于介质基板上表面的上层金属导体层和位于介质基板下表面的下层金属导体层，上层金属导体层和下层金属导体层均为轴对称结构；

其中，上层金属导体层包括位于中间的上层人工表面等离激元传输结构，上层人工表面等离激元传输结构两端分别依次连接上层过渡匹配结构和金属微带线；

下层金属导体层包括位于中间的下层人工表面等离激元传输结构，下层人工表面等离激元传输结构两端分别依次连接下层过渡匹配结构和金属地；

上层人工表面等离激元传输结构和下层人工表面等离激元传输结构沿横轴滑移对称，形成上下滑移对称人工表面等离激元传输结构。上下滑移对称人工表面等离激元传输结构色散特性中基模与第一高阶模形成简并性，进而提高传输主模式的截止频率。上下滑移对称人工表面等离激元传输结构支持人工表面等离激元慢波传输，金属微带线支持准-TEM波传输，上层人工表面等离激元传输结构与金属微带线中间由上层过渡匹配结构连接，下层人工表面等离激元传输结构与金属地中间由下层过渡匹配结构连接，通过上层过渡匹配结构和下层过渡匹配结构将准-TEM波平滑转换成人工表面等离激元慢波，实现两种波的动量匹配进而实现高效传输。

优选的，上层人工表面等离激元传输结构和下层人工表面等离激元传输结构均包括若干周期性排列的大小相同的矩形金属单元，并且上层人工表面等离激元传输结构和下层人工表面等离激元传输结构沿横轴错位半个矩形金属单元周期长度。

优选的，通过改变矩形金属单元的高度和/或宽度，能够改变色散单元的截止频率，进而对电磁波的传输进行调控。

优选的，上层过渡匹配结构包括若干周期排列的高度梯度变化的金属矩形单元，且金属矩形单元的高度由两端的金属微带线向中间的上层人工表面等离激元传输结构方向梯度增大。

优选的，下层过渡匹配结构包括若干周期排列的深度梯度变化的矩形凹槽单元，且矩形凹槽单元的深度由两端的金属地向中间的下层人工表面等离激元传输结构方向梯度增大。