人工表面等离子体激元的双层传输电路和多功能器件制造技术

本发明专利技术公开了一种人工表面等离子体激元的双层传输电路和多功能器件，由一种开槽‑平坦金属条带传输线组成，并通过调整两条开槽条带中的开槽方向来实现隔离模式和互耦模式之间的转换。互耦模式下，耦合效果可以通过调整传输线长度来控制。而在隔离模式下，该多层传输线可以被用于多功能器件的实现。本发明专利技术具有易于加工、成本低、可共型和便于集成等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于等离子体材料及波导材料领域，尤其涉及一种基于人工等离子体激元结构的多层传输线及其在多功能器件中的应用。
技术介绍
近年来，随着新型人工电磁材料(Metamaterials)的发展，人工表面等离子体(SurfacePlasmaPolaritons，SPP)效应得到了快速的发展。表面等离子体是在光波段或近红外波段，在金属与介质分界面上所产生的具有高束缚特性的表面波模式。根据其高束缚性以及超短工作波长等特性，SPP模式被广泛应用于克服衍射极限、高分辨率成像、电磁诱导透明、光伏电池以及生物探测等领域的研究。由于SPP模式只能在高频段被激励，因此大量科研人员着手研究在低频段类似于SPP模式的效果。早在2004年和2005年，Pendry教授和Hibbins教授便利用周期方孔的超材料设计在微波段理论预测并实验验证了一种类SPP波的新模式(poofSurfacePlasmaPolaritons，SSPP)。该工作发表后，引起了学术界对SSPP模式深入研究的热潮。大量关于SSPP的工作被发表。例如高阶SSPP模式，磁导体表面的SSPP模式等。2013年，马教授的文章利用共面波导转SSPP波导的结构设计，第一次实现了SSPP的高效激励。自此，一系列基于SSPP模式的器件诸如滤波器、功分器、反向传输、辐射单元以及彩虹局域被发表。随着SSPP研究的不断深入，其余传统电路系统对接的要求不断迫切，研究其在多层电路中的传输将对其今后在等离子体电路中的地位起到至关重要的作用。
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用于传输人工表面等离子体激元的基本传输线及其多层传输电路和多功能器件，其具有低串扰、高效特性、隔离可调特性同时可共形、可用于多功能器件。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种用于传输人工表面等离子体激元的基本传输线，包括介质基板一、第一金属条带(1)、第二金属条带(2)，所述第一金属条带(1)、介质基板一、第二金属条带(2)由上到下依次设置；所述第一金属条带(1)设有槽口一(11)，所述槽口一(11)在第一金属条带(1)上周期性排列，所述第一金属条带(1)、第二金属条带(2)形成单层传输线。一种用于传输人工表面等离子体激元的双层传输电路，包括介质基板一、介质基板二、第一金属条带(1)、第二金属条带(2)、第三金属条带(3)，第一金属条带(1)、介质基板一、第二金属条带(2)、介质基板二、第三金属条带(3)由上到下依次设置；所述第三金属条带(3)设有槽口二(31)，所述槽口二(31)在第三金属条带(3)上周期性排列；所述第一金属条带(1)、第三金属条带(3)共用第二金属条带(2)作为接地层，而第一金属条带(1)、第二金属条带(2)、第三金属条带(3)形成双层传输线。优选的：所述第一金属条带(1)的槽口一(11)的开口方向和第三金属条带(3)的槽口二(31)的开口方向相反时，该基本传输线中的各层传输线分别独立工作，各层传输线直接实现良好的隔离度。优选的：所述第一金属条带(1)的槽口一(11)的开口方向和第三金属条带(3)的槽口二(31)的开口方向相同时，该基本传输线中的各层传输线直接将产生强烈的耦合，且耦合效果通过调整传输线的长度而进行调控。一种传播SSPP模式的多层传输电路，包括两个以上的基本传输线，所述基本传输线叠放在一起。一种多功能器件，所述多功能器件基于该多层传输电路而设计，当基本传输线工作在隔离模式下，各层基本传输线可以分别同时实现不同的功能器件，而不产生相互影响。优选的：包括SRR单元一(4)和SRR单元一(5)，相邻的两个槽口一(11)之间形成有槽口栅条一(12)，且所述槽口栅条一(12)插入到SRR单元一(4)的开口内，同时相邻的两个SRR单元一(4)间隔一个槽口栅条一(12)；相邻的两个槽口二(31)之间形成有槽口栅条二(32)，且所述槽口栅条二(32)插入到SRR单元二(5)的开口内，同时相邻的两个SRR单元二(5)间隔一个槽口栅条二(32)。有益效果：本专利技术相比现有技术，具有以下有益效果：1、本专利技术具有低串扰、高效特性。在本专利技术中，所使用的人工表面等离子体结构具有高束缚性，所激励起的人工表面等离子体模式波被高效束缚在结构内部或周围，并对相邻层通道的传播没有影响。2、本专利技术具有隔离可调特性。在本专利技术中，多层人工表面等离子体传输线各层间信号的隔离与耦合，可以通过调整传输线长度和开槽方向来调控。3、本专利技术同时可共形、可用于多功能器件等特性。本专利技术所述多层传输线对介质基底的形变不敏感，可以被附在球面、锥面等不平整介质基底表面，形成共形器件及电路系统。并且由于各层间可独立工作，不同功能器件可同时在各层实现。附图说明图1是本专利技术中基本传输线结构示意图。图2是本专利技术的多层传输线在隔离状态下的结构示意图。图3是本专利技术的多层传输线在互耦状态下的结构示意图。图4是本专利技术的多层传输线应用于双功器的结构示意图。图5是本专利技术的多层传输线在隔离状态下传输效率。图6是本专利技术的多层传输线应用于双功器的传输效率。图7是本专利技术的双层传输线的剖视图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。一种用于传输人工表面等离子体激元的基本传输线，该基本传输线是由一种开槽-平坦金属条带基本传输线结构叠加设计实现的。如图1所示，包括介质基板一6、第一金属条带1、第二金属条带2，所述第一金属条带1、介质基板一6、第二金属条带2由上到下依次设置；所述第一金属条带1设有槽口一11，所述槽口一11在第一金属条带1上周期性排列；所述第二金属条带2为平坦金属条带。开槽金属条的用于激励和支持SSPP模式，平坦金属条带用于实现各层间的有效隔离。通过传统微带线激励该基本传输线，所激励器的模式被束缚在两条金属条带直接以及金属条带1周围。本实施通过第一金属条带1、第二金属条带2形成单层传输线。如图2、7所示，一种用于传输人工表面等离子体激元的双层传输电路，包括介质基板一6、第一金属条带1、第二金属条带2、介质基板二7以及第三金属条带3，第一金属条带1、介质基板一6、第二金属条带2、介质基板二7以及第三金属条带3由上到下依次设置；所述第三金属条带3设有槽口二31，所述槽口二31在第三金属条带3上周期性排列；其中，所述第一金属条带1、第三金属条带3共用第二金属条带2作为接地层，而第一金属条带1、第二金属条带2、第三金属条带3形成双层传输线。隔离模式：当第一金属条带1的槽口一11的开口方向和第三金属条带3的槽口二31的开口方向相反时，该基本传输线中的各层传输线分别独立工作，即该基本传输线工作于隔离状态，各层传输线直接实现良好的隔离度。第二金属条带2的存在，有效抑制了上、下两层传输线结构间电磁波的耦合，并保证了各层传输的效率。互耦模式：如图3所示，当第一金属条带1的槽口一11的开口方向和第三金属条带3的槽口二31的开口方向相同时，由于近场在第二金属条带2附近的绕射特性以及两层槽结构之间的耦合，使得信号可以有效从上层传输线耦合至下层传输线。即该基本传输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于传输人工表面等离子体激元的基本传输线，其特征在于：包括介质基板一、第一金属条带(1)、第二金属条带(2)，所述第一金属条带(1)、介质基板一、第二金属条带(2)由上到下依次设置；所述第一金属条带(1)设有槽口一(11)，所述槽口一(11)在第一金属条带(1)上周期性排列，所述第一金属条带(1)、第二金属条带(2)形成单层传输线。

【技术特征摘要】
1.一种用于传输人工表面等离子体激元的基本传输线，其特征在于：包括介质基板一、第一金属条带(1)、第二金属条带(2)，所述第一金属条带(1)、介质基板一、第二金属条带(2)由上到下依次设置；所述第一金属条带(1)设有槽口一(11)，所述槽口一(11)在第一金属条带(1)上周期性排列，所述第一金属条带(1)、第二金属条带(2)形成单层传输线。2.一种用于传输人工表面等离子体激元的双层传输电路，其特征在于：包括介质基板一、第一金属条带(1)、第二金属条带(2)、介质基板二、第三金属条带(3)，第一金属条带(1)、介质基板一、第二金属条带(2)、介质基板二、第三金属条带(3)由上到下依次设置；所述第三金属条带(3)设有槽口二(31)，所述槽口二(31)在第三金属条带(3)上周期性排列；所述第一金属条带(1)、第三金属条带(3)共用第二金属条带(2)作为接地层，而第一金属条带(1)、第二金属条带(2)、第三金属条带(3)形成双层传输线。3.根据权利要求2所述的用于传输人工表面等离子体激元的双层传输电路，其特征在于：所述第一金属条带(1)的槽口一(11)的开口方向和第三金属条带(3)的槽口二(31)的开口方向相反时，该基本传输线中的各层传输线分别独立工作，各层传输线之间实现良好的隔离度...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔铁军，潘柏操，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32