[实用新型]一种基于宽带慢波系统的多路分波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于宽带慢波系统的多路分波器，该多路分波器可用于通信领域，以实现微波段、毫米波段或太赫兹波段的分波功能。

背景技术

表面等离激元是束缚于金属与介质表面的电磁波，不受光学衍射极限的限制，因而可用于构造紧凑小型化元件，在表面或界面技术及数据存储等方面具有重要应用，已形成表面等离子学。通过在理想导体表面加工周期微结构（其特征尺寸远小于波长）形成的人工电磁结构能够支持仿表面等离激元的传播。利用人工电磁结构能够更方便地操纵电磁波的传播，实现多种新型功能器件。目前已提出的基于渐变金属凹槽结构的宽带慢波系统还存在以下不足：1.还没有可以简单有效地释放被束缚电磁波的方法，前人提出过可以在金属凹槽中充填对温度敏感的介质材料，通过温度调节介质的介电常数来改变慢波结构的色散关系，从而释放被束缚电磁波。不过该方法实现复杂而且精度难以控制；2.已提出的结构是纯金属结构，且金属的厚度一般近似为无限大，这样不利于与其它平面有源器件集成。本发明提出一种便于与平面有源器件集成的MIM光栅结构宽带慢波系统，并提出一种简单有效的方式来释放被束缚的电磁波，从而实现一种多路分波器。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种基于宽带慢波系统的多路分波器，实现多路分波。为达到上述目的，本发明的构思是：本发明提出的基于MIM光栅结构的宽带慢波系统是由介质板上非常薄的MIM光栅结构组成，该MIM光栅结构由内侧刻蚀周期矩形或者梯形等凹槽的两个金属光栅结构和绝缘体组成，金属光栅结构厚度很小（小于百分之一工作波长），金属光栅结构中的凹槽深度、宽度和/或周期等几何参数渐变，绝缘体可以是空气或其他绝缘介质，很薄的MIM光栅结构的功能是使不同频率的电磁波束缚在的不同位置的凹槽中，在凹槽末端引入不同长度的短截线分支结构，该分支结构由介质板内侧无凹槽的两片金属和绝缘体组成，其长度（从凹槽末端开始计算）应为该分支波导波长λ_g的四分之一的奇数倍，这种特定长度分支结构能够将束缚于凹槽中的电磁波引导出来，在不同位置凹槽末端引入不同长度分支结构，就可以将束缚于不同位置处的不同频率电磁波释放出来并使其分别沿着不同的短截线分支传播，从而实现多路分波的功能。为增加各短截线分支间的隔离度，可在短截线分支的前端引入滤波器，该滤波器由深和浅一对凹槽复合组成，通过调节深浅凹槽的深度、单元数目等可以调节滤波器的带阻特性，从而为高频分支结构将不需要的低频频率分量滤除，改善各分支间的隔离度。该多路分波器可工作于微波段、毫米波段和太赫兹波段。

根据上述发明构思本发明采用如下技术方案：

一种基于宽带慢波系统的多路分波器，包括介质板及其上薄的金属-绝缘体-金属MIM光栅结构，其特征在于：所述MIM光栅结构由内侧刻蚀周期矩形或者梯形凹槽的两个金属光栅结构和绝缘体组成，金属光栅结构厚度小于百分之一工作波长，金属光栅结构中的所述凹槽的形状是：一条横向长直凹槽与多条垂直等距分布的长度逐渐变化的纵向短直凹槽垂直相交构成，凹槽深度、宽度和周期等几何参数渐变，绝所述缘体是空气或其他绝缘介质；MIM光栅结构的功能是使不同频率的电磁波束缚在的不同位置的凹槽中，MIM光栅结构置于介质板上便于与有源器件集成。

       在若干所述纵向短直凹槽末端引入不同长度的短截线分支结构，该分支结构由介质板延伸出凸极中间刻蚀纵向短直凹槽的延长槽而形成两片金属和延长槽中的绝缘体组成，其长度（L₁、L₂、L₃、L₄）从凹槽末端开始计算应为该分支波导波长λ_g的四分之一的奇数倍。这种特定长度分支结构能够将束缚于凹槽中的电磁波引导出来，在不同位置纵向短直凹槽末端引入不同长度分支结构，就可以将束缚于不同位置处的不同频率电磁波释放出来并使其分别沿着不同的短截线分支传播，从而实现多路分波的功能，使用介质板背面的微带线作为激励源来激发MIM光栅结构中的表面电磁波。

       为增加各短截线分支间的隔离度，可在所述短截线分支延长槽的前端引入滤波器，该滤波器由深和浅一对与所述延长槽垂直相交的凹槽复合组成，通过调节深浅凹槽的深度、单元数目可调节滤波器的带阻特性，从而为高频分支结构将不需要的低频频率分量滤除。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步：