本发明专利技术公开了一种实现空间波与太赫兹人工表面等离激元波转换的装置，包括介质衬底和固定连接在介质上且形成镜像关系的两个金属片；所述金属片上设有周期排列的凹槽，所述凹槽的深度从金属片两端至中间逐渐增加，增至特定值后保持不变，同时凹槽的宽度均相等；所述金属片的一端设置有缝隙，所述缝隙由后端向前端以指数形式变大，直至超过金属片宽度。本发明专利技术基于新型人工电磁材料，可以在较宽的频率和较大的角度范围内实现太赫兹空间波与SPP波的有效转换，且具有尺寸小、重量轻、可弯折等优点，因此在太赫兹功能器件方面具有很好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是一种用于太赫兹频段的空间波与人工表面等离激元的转换装置，属于新 型人工电磁材料领域。
技术介绍
表面等离激元（SPP)是一种特殊的表面电磁波模式，在光波段其通常存在于金 属一介质的分界面（或金属一空气界面）。这种电磁波产生的基本原理是：在光波段，金 属与介质的介电常数相异号，入射到金属一介质界面的电磁波无法穿透金属，而只能局域 在界面上并沿着界面传播。随着新型人工电磁材料（Metamaterials)的广泛研宄，人工设 计的金属周期结构可以实现甚低频率下（如微波）的等离子体共振和负介电常数的特性， 基于这种特殊的结构可以获得工作在较低频段的的人工表面等离激元（SSPP)。SSPP除了 具有与光频SPP相同的特点，诸如显著的场局域和场增强特性，更重要的是其电磁特性可 以直接通过结构的几何参数来调控。在微波频段和太赫兹频段，基于SSPP的波导、功分器 和耦合器等一系列新型电磁器件相比于传统的微波器件具有尺寸小、低损耗和低串扰等优 势，因此在电路和信号传输等方面具有重要的应用前景。 SSPP波是一种束缚表面波模式，其波动量大于自由光子的动量。因此很难直接用 空间电磁波直接激励起SSPP波。尤其在设计SSPP功能器件时，空间波或导波与SPP波的高 效转换是一个非常关键的技术难点。在微波频段，可以利用一种基于共面波导的过渡结构 进行馈电，从而进一步激励产生SPP波，由此实现由导波与SPP波的高效转换。而在太赫兹 频段，由导波向共面波导模式转变的方式不易实现，容易造成结构的累赘。尤其是在太赫兹 时域光谱系统中，太赫兹辐射源是空间平面波，因为波动量失配，空间波很难耦合入SPP波 导之中。因此空间波直接转换为SPP波的效率非常低，这在很大程度上限制了太赫兹SSPP 器件的开发和应用。太赫兹技术是电磁场和电磁波领域的一个热门方向，如果能够设计一 种新型太赫兹器件，可以实现空间波与SPP波的有效转换，这可以开创太赫兹SSPP功能器 件这个新的领域，并将在很大程度上促进太赫兹技术的发展。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种实现太赫兹空间波 与人工表面等离激元转换的装置。这种装置由人工设计的金属结构和介质衬底构成，可以 在较宽的频率和较大的角度范围内实现太赫兹空间波与SSPP波的有效转换，且具有尺寸 小、重量轻、可弯折等优点。 技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种实现空间波与太赫 兹人工表面等离激元波转换的装置，包括介质衬底和固定连接在介质上且形成镜像关系的 两个金属片；所述金属片上设有周期排列的凹槽，所述凹槽的深度从金属片两端至中间逐 渐增加，增至特定值后保持不变，同时凹槽的宽度均相等；所述金属片的一端设置有缝隙， 所述缝隙由后端向前端以指数形式变大，直至超过金属片宽度。 优选的：以两个金属片的对称轴为X轴，垂直于X轴的直线为y轴，以两个金属片 曲线部分右端的连线与X轴的交点为原点，建立坐标系，则位于负y轴上的金属片上缝隙对 应指数函数方程为【主权项】1. 一种实现空间波与太赫兹人工表面等离激元波转换的装置，其特征在于：包括介质 衬底和固定连接在介质上且形成镜像关系的两个金属片；所述金属片上设有周期排列的凹 槽，所述凹槽的深度从金属片两端至中间逐渐增加，增至特定值后保持不变，同时凹槽的宽 度均相等；所述金属片的一端设置有缝隙，所述缝隙由后端向前端以指数形式变大，直至超 过金属片宽度。2. 根据权利要求1所述的实现空间波与太赫兹人工表面等离激元波转换的装置，其 特征在于：以两个金属片的对称轴为X轴，垂直于X轴的直线为y轴，以两个金属片曲线部 分右端的连线与X轴的交点为原点，建立坐标系，则位于负y轴上的金属片上缝隙对应指 数函数方程为：y =':(:： ")-5/2;其中d和h分别是金属片曲线部分的宽度和高度， Ie -1) S是两金属片之间狭缝的距离，C为常数，曲线经过定点（-d，-h-s/2)和（0，-s/2);而位于 / ^ c.\: j \ 正y轴上的金属片上缝隙对应指数函数方程为：y =Tlll λ +^/2 ;其中d和h分别是金 Ie 属片曲线部分的宽度和高度，S是两金属片之间狭缝的距离，曲线经过定点（_d，h+s/2)和 (〇, s/2)〇3. 根据权利要求2所述的实现空间波与太赫兹人工表面等离激元波转换的装置，其 特征在于：所述凹槽的周期P = 65-85um ;所述凹槽的深度在40-60um ;所述凹槽的槽缝宽 10_14um〇4. 根据权利要求3所述的实现空间波与太赫兹人工表面等离激元波转换的装置，其特 征在于：所述介质衬底采用柔性罗杰斯5880板。【专利摘要】本专利技术公开了一种实现空间波与太赫兹人工表面等离激元波转换的装置，包括介质衬底和固定连接在介质上且形成镜像关系的两个金属片；所述金属片上设有周期排列的凹槽，所述凹槽的深度从金属片两端至中间逐渐增加，增至特定值后保持不变，同时凹槽的宽度均相等；所述金属片的一端设置有缝隙，所述缝隙由后端向前端以指数形式变大，直至超过金属片宽度。本专利技术基于新型人工电磁材料，可以在较宽的频率和较大的角度范围内实现太赫兹空间波与SPP波的有效转换，且具有尺寸小、重量轻、可弯折等优点，因此在太赫兹功能器件方面具有很好的应用前景。【IPC分类】G02B6-14, H01P1-16, G02B6-122【公开号】CN104730624【申请号】CN201510150073【专利技术人】崔铁军, 傅晓建, 张浩驰, 徐俊珺 【申请人】东南大学【公开日】2015年6月24日【申请日】2015年3月31日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种实现空间波与太赫兹人工表面等离激元波转换的装置，其特征在于：包括介质衬底和固定连接在介质上且形成镜像关系的两个金属片；所述金属片上设有周期排列的凹槽，所述凹槽的深度从金属片两端至中间逐渐增加，增至特定值后保持不变，同时凹槽的宽度均相等；所述金属片的一端设置有缝隙，所述缝隙由后端向前端以指数形式变大，直至超过金属片宽度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：崔铁军，傅晓建，张浩驰，徐俊珺，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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