[发明专利]基于开口谐振环的太赫兹发射器

说明书

本发明公开了基于开口谐振环的太赫兹发射器，包括：基板以及设置在所述基板上的振荡电路，其特征在于：所述振荡电路包括开口谐振环以及与所述开口谐振环对应设置的电阻，所述电阻设置在所述开口谐振环外侧，所述电阻与所述开口谐振环外壁紧密贴合，所述开口谐振环内设有金属电极；所述振荡电路还包括共振遂穿二极管，所述共振遂穿二极管位于所述开口谐振环中央上下的所述电极之间；所述发射器还包括金属传输线，所述传输线连接所述共振遂穿二极管以及外部电压，所述开口谐振环外侧还设有附加天线，本发明将开口谐振环作为共振器，易于集成太赫兹共振遂穿二极管，能够在室温下工作，并且实现高频高功率的太赫兹波和高速率的调制。

技术领域

本发明涉及成像和感知领域或太赫兹通信领域，尤其涉及基于开口谐振环的太赫兹发射器。

背景技术

太赫兹波是介于微波和红外之间的电磁波，由于太赫兹频域范围在0.1-10THz之间，其具有高频，高透射性，光谱分辨性和低辐射的特征，所以太赫兹在高速通信，成像，感知等领域具有重要应用前景，吸引了大批从事关于太赫兹技术的研究的工作者，目前太赫兹没有被广泛应用的原因主要是受到高效率太赫兹发射器的限制，所以开发小型，高频，高功率和室温下工作的太赫兹发射器显得尤为重要，例如，基于光学的降频技术开发的太赫兹发射器需要由多数独立的光学器件组成，导致其体积庞大，功耗大，实际应用起来不方便，另一方面基于电子学的倍频技术开发的太赫兹发射器，同样具有较大体积和功耗大的缺点，近年，半导体介质基共振遂穿二极管(RTD)的太赫兹发射器受到了广泛关注，其特点在于体积小，易集成并且可以在室温下工作，并且它是目前唯一一款可以在2THz室温下工作的发射器，但是，现有的RTD太赫兹发射器的发射功率被限制在10µW左右的范围；并且采用以金属为电极的MIM电容器(Metal-Insulator-Metal Capacitor)来组成振荡电路及振荡器，导致制造工艺复杂，造价昂贵，调制速率低等问题。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供基于开口谐振环的太赫兹发射器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：基于开口谐振环的太赫兹发射器，包括：基板以及设置在所述基板上的振荡电路，其特征在于：所述振荡电路包括开口谐振环以及与所述开口谐振环对应设置的电阻，所述电阻设置在所述开口谐振环外侧，所述电阻与所述开口谐振环外壁紧密贴合，所述开口谐振环内设有金属电极；所述振荡电路还包括半导体介质基共振遂穿二极管，所述共振遂穿二极管位于所述开口谐振环中央上下的所述电极之间；所述发射器还包括传输线，所述传输线连接所述共振遂穿二极管以及外部电压，所述开口谐振环外侧还设有附加天线。

本发明一个较佳实施例中，所述传输线连接外部电压为直流偏置电压或交流电压。

本发明一个较佳实施例中，所述共振遂穿二极管为磷化铟基共振遂穿二极管或砷化镓基耿氏二极管。

本发明一个较佳实施例中，所述传输线为金属传输线。

本发明一个较佳实施例中，若干所述发射器阵列排布在所述基板上。

本发明一个较佳实施例中，所述附加天线为共面带状线附加天线。

本发明一个较佳实施例中，所述附加天线与所述开口谐振环紧密贴合。

本发明一个较佳实施例中，任一所述发射器外对应设置有两个传输线。

本发明一个较佳实施例中，所述传输线连接位置位于所述开口谐振环中心轴线上。

本发明一个较佳实施例中，所述开口谐振环截面为矩形或菱形或圆形。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

1.本发明所设计小型太赫兹发射器是基于超材料的开口谐振环作为共振器，具有低损耗，结构简单的特点，同时作为一种小型发射器，易于集成，简单用于实现阵列式太赫兹高功率磷化铟基共振遂穿二极管发射器，且能够在室温下工作，实现高速率调制等优势。