基于非线性电磁感应透明现象的微波二极管制造技术

本发明专利技术涉及一种基于非线性电磁感应透明现象的微波二极管，包括：介质板(4)；第一铜箔层(10)，设在介质板(4)底面；环状铜箔层(6)，设在介质板(4)正面；第一铜箔带(8)，设在介质板(4)正面；细线铜箔带(5)，设在介质板(4)正面，一端与第一铜箔带(8)垂直连接，另一端开路。与现有技术相比，本发明专利技术具有小型化、无损衔接、工艺简单、成本低廉、低阈值、高对比度等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于非线性电磁感应透明现象的微波二极管
本专利技术涉及一种二极管，尤其是涉及一种基于非线性电磁感应透明现象的微波二极管。
技术介绍
全光二极管(All-opticald1de)是一类空间非互易二端口(nonreciprocal)波传输装置，具有类似电子二极管的单向导通性，能够实现光信号的单向传输，即只允许光沿着一个方向传播。理想的全光二极管，要求光从某一个端口入射时，透射率可以达到100%,而从另外一个端口入射的光，透射率为零。全光二极管在光信息领域具有许多关键的应用，比如光隔离，全光运算门(Optical gate)等。 传统的全光二极管通常由单个的局域共振结构构成。单个局域共振结构构造的全光二极管优点虽然很多，但是透射对比度低。这是因为单个局域共振结构的透射谱线是对称的洛伦兹型谱线。透射最大和最小的频率点不会同时出现在共振频率(场局域强的频率)附近。如果获得较大的对比度，需要很高的输入能量，也就是需要高的阈值。如果采用非对称性谱线，比如电磁感应透明谱线，透射为零和透射为一的两个频率点可以同时出现在共振频率附近，并且二者可以靠得很近，只需要输入较低的功率，就可以使谱线发生移动，使透射为零的频率处，在非线性的作用下转为透射为一。 研究发现，利用微带线、金属细线和一个与金属细线耦合的开口谐振腔构成的人造三能级原子可以类比经典系统中的电磁感应透明现象(EIT)。电磁感应透明现象发生的条件为金属细线与谐振腔的共振频率相同。在EIT频率处，能量主要局域在开口谐振腔上。如果在开口谐振腔上加入非线性材料(变容二极管)，通过改变输入功率，来改变变容二极管上的场分布，进而改变谐振腔的共振频率，就可以使电磁感应现象谱线改变。利用吸收来造成非线性材料上场分布的不对称性，从而实现低阈值高对比的二极管。 目前电磁二极管设计遇到的难题是阈值高，对比度低。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种小型化、无损衔接、工艺简单、成本低廉、低阈值、高对比度的基于非线性电磁感应透明现象的微波二极管。 本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现: 一种基于非线性电磁感应透明现象的微波二极管，其特征在于，包括: 介质板； 第一铜箔层,设在介质板底面； 环状铜箔层，设在介质板正面； 第一铜箔带,设在介质板正面，； 细线铜箔带,设在介质板正面,一端与第一铜箔带垂直连接,另一端开路。 所述的介质板为聚四氟乙烯玻璃纤维制成的介质板。 所述的环状铜箔层为一边有狭缝的矩形环状铜箔层，夹缝中设有变容二极管，该变容二极管提供非线性。 所述的矩形环状铜箔层与细线铜箔带呈耦合结构设置(耦合结构要求矩形环状铜箔层与细线铜箔带的最远距离为1mm，本专利技术实验样品距离为0.2mm)。 所述的矩形环状铜箔层与第一铜箔带呈无耦合结构设置(无耦合结构要求矩形环状铜箔层与第一铜箔带的最短距离为5mm，本专利技术实验样品距离为6mm)。 所述的第一铜箔带设有用于放置电阻的缝隙。 在输入功率低时，所述加载变容二极管的环状铜箔层的共振频率与细线铜箔带的共振频率相同。 所述的介质板的介电常数为2.2，板厚0.787mm ； 第一铜箔层的厚度为0.0175mm; 矩形环状铜箔层的厚度为0.0175mm,边长为8mm,线宽为0.8mm,狭缝的距离为0.8mm ； 细线铜箔带的长度为62mm，宽度为0.2mm。 介质板、第一铜箔层、一边有狭缝的矩形环状铜箔层和加载在狭缝中的变容二极管构成开口环谐振腔，介质板、第一铜箔层、第一铜箔带构成微带线，介质板、第一铜箔层、细线铜箔带构成金属细线。 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点: 1、采用加载变容二极管的开口环谐振腔，可以降低双稳态阈值； 2、利用微带线、金属细线以及与金属细线耦合的开口谐振腔构成的人造三能级原子，来类比经典系统中的电磁感应透明现象形成的非对称谱线，可以提高对比度； 3、可用于非线性器件中，并且便于集成，这种设计思路也有望用于未来的等离子体电路中； 4、本专利技术工艺简单，成本低廉。 【附图说明】 图1为本专利技术实施时的连接结构示意图； 图2为本专利技术的结构示意图； 图3为图2的左视图； 图4为图2的右视图； 图5为图2的仰视图； 图6为本专利技术实验测得的最大透射率和最大透射对比与频率的关系图； 图7为本专利技术频率为890.9MHz时透射对比度与输入功率的关系图。 【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。 实施例 如图1-5所示，本专利技术基于非线性电磁感应透明现象的微波二极管，该微波二极管2两端连接需要二极管的媒介1、3， 所述的微波二极管包括: 介质板4; 第一铜箔层10,设在介质板4底面； 环状铜箔层6,设在介质板4正面: 第一铜箔带8,设在介质板4正面； 细线铜箔带5,设在介质板4正面,一端与第一铜箔带8垂直连接,另一端开路。 所述的介质板4为聚四氟乙烯玻璃纤维制成的介质板。 所述的环状铜箔层6为一边有狭缝的矩形环状铜箔层，夹缝中设有变容二极管7。所述的矩形环状铜箔层与细线铜箔带5呈耦合结构设置。所述的矩形环状铜箔层与第一铜箔带8呈无耦合结构设置。所述的第一铜箔带8设有用于放置电阻9的缝隙。在输入功率低时，所述的加载变容二极管7的环状铜箔层6的共振频率与细线铜箔带5的共振频率相同。 所述的介质板4的介电常数为2.2,板厚0.787mm ;第一铜箔层10的厚度为0.0175mm ;矩形环状铜箔层6的厚度为0.0175mm,边长为8mm,线宽为0.8mm,狭缝的距离为0.8mm ;细线铜箔带5的长度为62mm，宽度为0.2mm。 介质板、第一铜箔层、一边有狭缝的矩形环状铜箔层和加载在狭缝中的变容二极管构成开口环谐振腔，介质板、第一铜箔层、第一铜箔带构成微带线，介质板、第一铜箔层、细线铜箔带构成金属细线。 采用本专利技术测得的在不同频率处，最大透射率和最大透射对比度如附图6所示，实验结果得到在频率范围887MHz?894MHz，最大透射率都在-1OdB左右，最大透射比都在15.5dB以上。同时最大透射比不是单调的，存在最大值。当频率为890.9MHz，其透射比为17.36dB，为最大透射比，此时输入功率为-4.4dBm，如附图7所示。这种基于波导系统的结构可以很好的集成在现代光学设备中，也有望用于未来等离子集成电路中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于非线性电磁感应透明现象的微波二极管，其特征在于，包括：介质板(4)；第一铜箔层(10)，设在介质板(4)底面；环状铜箔层(6)，设在介质板(4)正面；第一铜箔带(8)，设在介质板(4)正面；细线铜箔带(5)，设在介质板(4)正面，一端与第一铜箔带(8)垂直连接，另一端开路。

【技术特征摘要】
1.一种基于非线性电磁感应透明现象的微波二极管，其特征在于，包括: 介质板⑷； 第一铜箔层(10)，设在介质板(4)底面； 环状铜箔层￠)，设在介质板(4)正面； 第一铜箔带(8),设在介质板(4)正面； 细线铜箔带(5),设在介质板(4)正面,一端与第一铜箔带(8)垂直连接,另一端开路。2.根据权利要求1所述的一种基于非线性电磁感应透明现象的微波二极管，其特征在于，所述的介质板(4)为聚四氟乙烯玻璃纤维制成的介质板。3.根据权利要求1所述的一种基于非线性电磁感应透明现象的微波二极管，其特征在于，所述的环状铜箔层(6)为一边有狭缝的矩形环状铜箔层，夹缝中设有变容二极管(7)，该变容二极管(7)提供非线性。4.根据权利要求3所述的一种基于非线性电磁感应透明现象的微波二极管，其特征在于，所述的矩形环状铜箔层(6)与细线铜箔带(5)呈耦合结构设置。5.根据权利要求3所述的一种基...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙勇，丁亚琼，李云辉，江海涛，陈鸿，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31