[实用新型]一种超宽带人工表面等离子激元弯曲波导

说明书

技术领域

本实用新型属于人工表面等离子激元技术领域，具体涉及一种超宽带人工表面等离子激元弯曲波导。

背景技术

人工表面等离子激元是一种被约束在人工电磁结构表面进行传播的电磁波模式，其本质上是一种表面电磁波；因为表面等离子激元不受衍射极限的限制，所以可以用来构造小型化器件，在表面波技术、集成电路领域以及未来的通信电路里有着重要的应用；目前，对于人工表面等离子激元的研究仅仅处在对人工表面等离子激元的特性进行分析的阶段，而系统完整的人工表面等离子激元波导，尤其是结合馈电装置有效的激励并实现人工表面等离子激元弯曲传输的波导结构尚未见报道，这极大了限制了人工表面等离子体(如必须将人工表面等离子激元进行弯曲传输的环境下)的应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种超宽带人工表面等离子激元弯曲波导，其不仅能够实现人工表面等离子激元的弯曲传输，而且能够有效降低介质损耗。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种超宽带人工表面等离子激元弯曲波导，主要由介质基板层和金属箔层构成。介质基板层和金属箔层均为直角弯板，金属箔层印制于介质基板的其中一侧表面上。金属箔层的表面蚀刻有波导结构，且波导结构的走向与金属箔层的中心线相一致。

上述波导结构包括有表面等离子激元弯曲波导部分、2个转换部分和2个共面波导部分组成。第一共面波导部分经第一转换部分与表面等离子激元弯曲波导部分的一端相连，表面等离子激元弯曲波导部分的另一端经第二转转部分与第二共面波导部分相连。

每个共面波导部分均包括1条中心导带和位于中心导带两侧的2条不等宽度的共面槽线。中心导带和2条共面槽线的走向均与金属箔层的中心线平行，且三者均向转换部分延伸。

每个转换部分均包括空气桥、圆盘巴仑、阻抗变换槽线和渐变段。空气桥为悬跨在2条共面槽线之上的金属导带，且空气桥的两端分别与第一共面槽线和第二共面槽线两边的金属箔层相连接。圆盘巴仑与第一共面槽线相连。阻抗变换槽线的走向与金属箔层的中心线平行，且阻抗变换槽线的槽线宽度由共面波导部分向一侧表面等离子激元弯曲波导部分一侧逐渐增加。阻抗变换槽线的一端与第二共面槽线相连接，另一端与渐变段的一端相连接。渐变段为直向延伸的双边梳齿状金属光栅结构。渐变段的梳齿宽度相一致。渐变段的梳齿长度即梳齿的凹槽深度，由共面波导部分向一侧表面等离子激元弯曲波导部分一侧逐渐增加。渐变段的另一端与直波导段相连接。

表面等离子激元弯曲波导部分包括弯波导段和2个直波导段。2个直波导段均为直向延伸的双边梳齿状金属光栅结构，弯波导段为弯曲成直角的双边梳齿状金属光栅结构，2个直波导段分别连接在弯波导段的两端。直波导段和弯波导段的梳齿宽度相一致，梳齿长度即两梳齿的凹槽深度均相同。

上述方案中，所述第一共面槽线的宽度大于第二共面槽线的宽度。

上述方案中，所述渐变段的两梳齿之间的距离即梳齿的凹槽周期相一致。

上述方案中，直波导段和弯波导段的两梳齿之间的距离即梳齿的凹槽周期相一致。

上述方案中，渐变段、直波导段和弯波导段的每个梳齿的宽度均相同。

上述方案中，由共面波导部分一侧向表面等离子激元弯曲波导部分一侧，阻抗变换槽线的槽线宽度呈阶梯式逐渐增加。

与现有技术相比，本实用新型具有如下特点：

1.通过对共面波导部分、转换部分和表面等离子激元弯曲波导部分的特殊结构设计，使得本实用新型能够将电磁波紧紧地约束在结构表面进行传播，从而降低了弯曲辐射损耗，在很宽的频带内都实现了较高效率的弯曲传输。

2.本实用新型的整个波导结构在介质基板的同一侧，使得本实用新型的介质基板可以做到无限薄，并可以在柔性介质薄膜上印制本波导结构，甚至可以共形到其他结构物体上，从而有效降低电磁波在传输过程中介质基板所带来的介质损耗。

3.本实用新型实现了宽频带内非对称共面波导中的导波和人工表面等离子激元的相互转换，并且具有结构简单、易于实现和加工，频带宽，整个通带内都具有较高的传输效率。

4.适当地对本实用新型进行比例缩减，还可以使本实用新型工作于不同的频段，如毫米波和太赫兹频段。

附图说明

图1为一种超宽带人工表面等离子激元弯曲波导的整体结构示意图；

图2为图1中转换部分和直波导段的放大示意图；

图3为图1中空气桥的立体放大示意图；

图4为图1中波导弯曲部分的放大示意图；