基于开口谐振环的太赫兹发射器制造技术

本发明专利技术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，本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
基于开口谐振环的太赫兹发射器
本专利技术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。
技术介绍
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-MetalCapacitor)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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术采用的技术方案为：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。本专利技术一个较佳实施例中，所述传输线连接外部电压为直流偏置电压或交流电压。本专利技术一个较佳实施例中，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。本专利技术一个较佳实施例中，所述传输线为金属传输线。本专利技术一个较佳实施例中，若干所述发射器阵列排布在所述基板上。本专利技术一个较佳实施例中，所述附加天线为共面带状线附加天线。本专利技术一个较佳实施例中，所述附加天线与所述开口谐振环紧密贴合。本专利技术一个较佳实施例中，任一所述发射器外对应设置有两个传输线。本专利技术一个较佳实施例中，所述传输线连接位置位于所述开口谐振环中心轴线上。本专利技术一个较佳实施例中，所述开口谐振环截面为矩形或菱形或圆形。本专利技术解决了
技术介绍
中存在的缺陷，本专利技术具备以下有益效果：1.本专利技术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。2.本专利技术通过利用低损耗的开口谐振环作为磷化铟基共振遂穿二极管的振荡电路，并且在开口谐振环两侧的共面带状线附加天线，可以相对应的提高磷化铟基共振遂穿二极管发射器的发射频率和发射功率，并且传输线给共振遂穿二极管提供直流偏置电压，还可以作为低通滤波器反射共振遂穿二极管产生的太赫兹波，进一步提升发射频率和发射功率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；图1为本专利技术优选实施例的等效电路图；图2为本专利技术的实施例一的正视图；图3为本专利技术的实施例二的正视图；图4为本专利技术的实施例三的正视图；图5为本专利技术的实施例四的正视图；图6为本专利技术的实施例五的正视图；图7为本专利技术的实施例六的正视图；图中：1、开口谐振环；2、电阻；3、共振遂穿二极管；4、电极；5、传输线；6、附加天线；7、基板。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的描述中，“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、或“其他实施例”的提及表示结合实施例说明的特定特征、结构或特性包括在至少一些实施例中，但不必是全部实施例。“实施例”、“一个实施例”、或“一些实施例”的多次出现不一定全都指代相同的实施例。如果说明书描述了部件、特征、结构或特性“可以”、“或许”或“能够”被包括，则该特定部件、特征、结构或特性不是必需被包括的。如果说明书或权利要求提及“一”元件，并非表示仅有一个元件。如果说明书或权利要求提及“一另外的”元件，并不排除存在多于一个的另外的元件。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术保护范围的限制。如图1所示，电感Lp用来给半导体介质基共振遂穿二极管发射器提供直流工作电压；振荡电路是由开口谐振环的电感Ls，安定电阻Rs和共面带状线的电感Lc构成，当半导体介质基共振遂穿二极管的负阻大于电路中的损耗时，使得振荡信号趋于稳定从而产生太赫兹；安定电阻Rs的另一个作用是抑制半导体介质基共振遂穿二极管的寄生发射；半导体介质基共振遂穿二极管所产生的太赫兹是通过开口谐振环和共面带状线附加天线的辐射阻抗Ra1和Ra2来辐射到空气中；由于直流回路里的电感Lp在高频时候的电感量远远大于开口谐振环的电感Ls，所以电感Lp充当了低通滤波器，从而取代了传统复杂结构的MIM电容器；由于开口谐振环具有损耗低的特点，可以发射更高频率和更高功率的太赫兹。本专利技术解决了现有的半导体介质基共振遂穿二极管发射器的发射频率和发射功率低，制造工艺复杂，价格昂贵，调制速率低等问题，可以极大的扩展和加速太赫兹应用。实施例一如图2所示，开口谐振环1截面为矩形，太赫兹共振器由开口谐振环1和安定电阻2组成，半导体介质基共振遂穿二极管3集成在开口谐振环1中央上下电极4之间，开口谐振环1也用于辐射共振遂穿二极管所产生的太赫兹；共面带状线5用于给共振遂穿二极管3提供直流偏置电压，还可以作为低通滤波器反射共振遂穿二极管3产生的太赫兹波；开口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.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：/n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；/n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；/n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。/n

【技术特征摘要】
1.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。


2.根据权利要求1所述的基于开口谐振环的太赫兹发射器，其特征在于：所述传输线连接外部电压为直流偏置电压或交流电压。


3.根据权利要求1所述的基于开口谐振环的太赫兹发射器，其特征在于：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...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞熊斌，
申请(专利权)人：俞熊斌，
类型：发明
国别省市：江西;36