一种适用于微带传输线的拓扑绝缘体波导制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于微带传输线的拓扑绝缘体波导，包括：谷拓扑绝缘体结构和微带传输线结构；微带传输线结构与谷拓扑绝缘体结构相连；所述谷拓扑绝缘体结构包括两种拓扑单元，每种拓扑单元均由多个准周期的、具有旋转对称性的谷拓扑绝缘体单元阵列排布组成，两种拓扑单元中的谷拓扑绝缘体单元方向不同，所述拓扑单元中的谷拓扑绝缘体单元相互连接，且两种拓扑单元相邻的谷拓扑绝缘体单元相互连接，连接的交界线用于传播拓扑边缘态的电磁波；所述微带传输线结构，用于分别对谷拓扑绝缘体结构和用户端进行阻抗匹配和连接。通过该发明专利技术可实现拓扑绝缘体波导与传统微波传输线系统的直接匹配，避免了面积庞大且设计复杂的匹配结构。构。构。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于微带传输线的拓扑绝缘体波导


[0001]本专利技术涉及微波器件领域，特别涉及一种适用于微带传输线的拓扑绝缘体波导。

技术介绍

[0002]拓扑绝缘体具有稳健的拓扑边缘态传播模式，由此设计的拓扑绝缘波导也具有特殊的电磁边缘态，在波导局部缺陷及锐角边缘处仍然可以稳定传播，在微波集成电路中有很好的应用前景。
[0003]然而，拓扑绝缘波导在微波集成电路中的应用存在以下技术问题：
[0004]拓扑绝缘波导与传统的微波传输线系统存在着不匹配，尽管有部分方案可以实现两者的匹配，但通常需要面积庞大且设计复杂的匹配结构。因此，设计能直接与传统微波传输线系统直接匹配的拓扑绝缘波导具有重要意义。
[0005]此外，作为拓扑绝缘波导的一种重要应用，拓扑绝缘体定向耦合器的设计难以实现灵活的耦合效率调控。因此，能灵活调控端口间直通及耦合系数的拓扑绝缘体定向耦合器设计具有重要的应用前景。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种适用于微带传输线的拓扑绝缘体波导。该专利技术微带传输线结构与谷拓扑绝缘体结构直接相连。该专利技术同时提供了一种拓扑绝缘体波导的定向耦合器应用，可调节拓扑绝缘体波导两种单元的几何关系和相对位置，用于调节所需的端口间直通及耦合系数。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种适用于微带传输线的拓扑绝缘体波导，包括：谷拓扑绝缘体结构和微带传输线结构；微带传输线结构与谷拓扑绝缘体结构相连；
[0009]所述谷拓扑绝缘体结构包括两种拓扑单元，每种拓扑单元均由多个准周期的、具有旋转对称性的谷拓扑绝缘体单元阵列排布组成，两种拓扑单元中的谷拓扑绝缘体单元方向不同，所述拓扑单元中的谷拓扑绝缘体单元相互连接，且两种拓扑单元相邻的谷拓扑绝缘体单元相互连接，连接的交界线用于传播拓扑边缘态的电磁波；
[0010]所述微带传输线结构，用于分别对谷拓扑绝缘体结构和用户端进行阻抗匹配和连接。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述谷拓扑绝缘体单元包括：正六边形介质层、六边形金属贴片及金属细线；
[0012]六边形金属贴片设置在正六边形介质层顶面；
[0013]六根金属细线由六边形金属贴片引出，并辐射至正六边形介质层边缘。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述六边形金属贴片边长的中点与正六边形介质层的顶点对应设置，金属细线连接六边形金属贴片边长的中点与正六边形介质层的顶点。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述微带传输线结构一端与谷拓扑绝缘体单元的金属
细线直接相连。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，两种拓扑单元的交界线为直线或任意角度弯曲的折线。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述拓扑绝缘体波导采用印制电路板工艺、增材制造工艺或激光刻蚀工艺制成。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，每种拓扑单元为多个部分时，多个部分的拓扑单元中心对称布置。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，两种拓扑单元均包括两部分，四个部分中心对称，且形成四个微带线端口，分别为：
[0020]第一微带线端口为拓扑绝缘体定向耦合器的输入端口；
[0021]第二微带线端口为拓扑绝缘体定向耦合器的直通端口；
[0022]第三微带线端口为拓扑绝缘体定向耦合器的耦合端口；
[0023]第四微带线端口为拓扑绝缘体定向耦合器的隔离端口。
[0024]相对与现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0025]本专利技术的一种适用于微带传输线的拓扑绝缘体波导，包括谷拓扑绝缘体结构和微带传输线结构，其中微带传输线结构与谷拓扑绝缘体结构直接相连；所述谷拓扑绝缘体结构由大量准周期的、具有旋转对称性的单元组成，用于传播拓扑边缘态的电磁波；所述微带传输线结构，用于分别对谷拓扑绝缘体结构和用户端进行阻抗匹配和连接。拓扑边缘态的电磁波沿两种单元的交界处传播。通过该专利技术可实现拓扑绝缘体波导与传统微波传输线系统的直接匹配，避免了面积庞大且设计复杂的匹配结构。本专利技术针对拓扑绝缘波导与传统的微波传输线系统存在的不匹配，提供了一种直接适用于微带传输线的拓扑绝缘体波导。本专利技术提供的一种直接适用于微带传输线的拓扑绝缘体波导，大幅降低了拓扑绝缘体波导与传统的微波传输线系统匹配的复杂度。本专利技术面向拓扑绝缘波导的定向耦合器应用，提供了一种能灵活调控端口间直通及耦合系数的拓扑绝缘体耦合器方案。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例所述的一种适用于微带传输线的拓扑绝缘体波导示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例所述的谷拓扑绝缘体单元结构示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例两种拓扑单元A和B两种镜像对称的谷拓扑绝缘体单元示意图；
[0029]图4为本专利技术实施例所述的拓扑绝缘体波导S参数曲线；
[0030]图5为本专利技术实施例所述的一种拓扑绝缘体波导的定向耦合器应用示意图；
[0031]图6为本专利技术实施例所述的拓扑绝缘体定向耦合器S参数曲线。
具体实施方式
[0032]下面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，都属于本专利技术的保护范围。
[0033]如图1所示，本专利技术实施例公开了一种适用于微带传输线的拓扑绝缘体波导，包括：谷拓扑绝缘体结构101和微带传输线结构102；微带传输线结构102与谷拓扑绝缘体结构101相连；
[0034]具体的，所述谷拓扑绝缘体结构101包括两种拓扑单元，每种拓扑单元均由多个准周期的、具有旋转对称性的谷拓扑绝缘体单元阵列排布组成，两种拓扑单元中的谷拓扑绝缘体单元方向不同，所述拓扑单元中的谷拓扑绝缘体单元相互连接，且两种拓扑单元相邻的谷拓扑绝缘体单元相互连接，连接的交界线用于传播拓扑边缘态的电磁波；
[0035]平面的谷拓扑绝缘体结构101和微带传输线结构102；微带传输线结构102与谷拓扑绝缘体结构101直接相连；
[0036]所述谷拓扑绝缘体结构101由大量准周期的、具有旋转对称性的单元组成，用于传播拓扑边缘态的电磁波；
[0037]所述微带传输线结构102，用于分别对谷拓扑绝缘体结构101和用户端进行阻抗匹配和连接。
[0038]具体的，如图2所示，所述谷拓扑绝缘体单元包括：正六边形介质层201，六边形金属贴片202及六根金属细线203；
[0039]六边形金属贴片202设置在正六边形介质层201顶面；
[0040]六根金属细线203由六边形金属贴片202引出，并辐射至单元结构边缘。
[0041]所述微带传输线结构102，用于分别对谷拓扑绝缘体结构101和用户端进行阻抗匹配和连接。
[0042]更进一步，所述六边形金属贴片202边长的中点与正六边形介质层201本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于微带传输线的拓扑绝缘体波导，其特征在于，包括：谷拓扑绝缘体结构(101)和微带传输线结构(102)；微带传输线结构(102)与谷拓扑绝缘体结构(101)相连；所述谷拓扑绝缘体结构(101)包括两种拓扑单元，每种拓扑单元均由多个准周期的、具有旋转对称性的谷拓扑绝缘体单元阵列排布组成，两种拓扑单元中的谷拓扑绝缘体单元方向不同，所述拓扑单元中的谷拓扑绝缘体单元相互连接，且两种拓扑单元相邻的谷拓扑绝缘体单元相互连接，连接的交界线用于传播拓扑边缘态的电磁波；所述微带传输线结构(102)，用于分别对谷拓扑绝缘体结构(101)和用户端进行阻抗匹配和连接。2.根据权利要求1所述的一种适用于微带传输线的拓扑绝缘体波导，其特征在于，所述谷拓扑绝缘体单元包括：正六边形介质层(201)、六边形金属贴片(202)及金属细线(203)；六边形金属贴片(202)设置在正六边形介质层(201)顶面；六根金属细线(203)由六边形金属贴片(202)引出，并辐射至正六边形介质层(201)边缘。3.根据权利要求2所述的一种适用于微带传输线的拓扑绝缘体波导，其特征在于，所述六边形金属贴片(202)边长的中点与正六边形介质层(201)的顶点对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：施宏宇，王鲁一，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：