波导元件制造技术

本发明专利技术提供一种电信号的延迟小、在较宽频率范围内传播损耗小、且能够简便便宜地制造的波导元件。本发明专利技术的实施方式所涉及的波导元件具备：电介质部，其是在陶瓷材料的基板周期性地形成空穴而成的；低介电常数部，其具有比电介质部的介电常数小的介电常数；以及支撑基板，其设置于电介质部的下部，对电介质部进行支撑。该波导元件对频率为30GHz以上且20THz以下的电磁波进行引导，传播损耗的绝对值达到1dB/cm以下的电磁波的频率范围为50GHz以上。1dB/cm以下的电磁波的频率范围为50GHz以上。1dB/cm以下的电磁波的频率范围为50GHz以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】波导元件


[0001]本专利技术涉及波导元件。

技术介绍

[0002]作为电光元件之一，正在开发波导元件。波导元件可期待在光波导、下一代高速通信、传感器、激光加工、太阳能发电等广泛领域中的应用及展开。例如，作为成为下一代高速通信的关键的毫米波～太赫兹波的波导，正在开发波导元件。作为这样的波导元件的一例，提出了使用由半导体材料形成的二维光子晶体板坯的技术(专利文献1)。但是，这样的波导元件存在如下问题，即，由于电信号的延迟大，传播的电磁波的频率范围窄(很难实现宽频带波导元件)，并且，为了形成光子晶体而使用半导体工艺，所以，制造方法复杂，成本高。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特许第6281868号

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于，提供一种电信号的延迟小、在较宽频率范围内传播损耗小、且能够简便便宜地制造的波导元件。
[0007]本专利技术的实施方式的波导元件具备：电介质部，该电介质部是在陶瓷材料的基板周期性地形成空穴而成的；低介电常数部，该低介电常数部具有比该电介质部的介电常数小的介电常数；以及支撑基板，该支撑基板设置于该电介质部的下部，对该电介质部进行支撑。该波导元件对频率为30GHz以上且20THz以下的电磁波进行引导，传播损耗的绝对值达到1dB/cm以下的该电磁波的频率范围为50GHz以上。
[0008]1个实施方式中，上述空穴的周期P为50μm以上，该周期的偏差为P/100以上。
[0009]1个实施方式中，上述空穴的直径d为P/100以上。
[0010]1个实施方式中，上述波导元件的标准化频率P/λ为0.05～0.3。此处，λ为上述电磁波的波长。
[0011]1个实施方式中，上述陶瓷材料为多晶或非晶质。
[0012]1个实施方式中，上述陶瓷材料选自石英玻璃、氮化铝、氧化铝、碳化硅、氧化镁以及尖晶石。
[0013]1个实施方式中，上述波导元件还具备使上述电介质部和上述支撑基板实现一体化的接合部，通过该电介质部的下表面、该支撑基板的上表面以及该接合部而规定出空腔，该空腔作为上述低介电常数部而发挥作用。
[0014]1个实施方式中，上述波导元件还具备有源元件，该有源元件能够进行电磁波的发送、接收以及放大中的至少任一者，且该有源元件支撑于上述支撑基板。
[0015]1个实施方式中，上述波导元件还具备：线缺陷的第一波导，该第一波导由上述基板中未形成空穴的部分规定；以及第二波导，该第二波导在电磁波的传播路径中位于上述
有源元件与上述第一波导之间，能够对电磁波进行引导。
[0016]1个实施方式中，上述波导元件还具备：线缺陷的波导，该波导由上述基板中未形成空穴的部分规定；以及谐振器，该谐振器由上述基板中未形成空穴的部分规定，且该谐振器在电磁波的传播路径中位于上述有源元件与上述波导之间，能够对电磁波进行引导。
[0017]专利技术效果
[0018]根据本专利技术的实施方式，通过在陶瓷材料的基板形成没有形成光子带隙的空穴图案，能够实现电信号的延迟小、且在较宽频率范围内传播损耗小的(即，宽频带的)波导元件。此外，该波导元件中，空穴周期充分小于电磁波的波长，以使其不会产生衍射效果，不过，通过使用介电常数比半导体小的陶瓷材料，使其不需要利用半导体工艺来形成精密的空穴图案，并且，通过采用没有形成光子带隙的空穴图案，能够容许空穴图案的某种程度的偏差，因此，能够利用极其简便且便宜的制造方法来制作波导元件。
附图说明
[0019]图1是本专利技术的1个实施方式的波导元件的概要立体图。
[0020]图2是与使用由半导体形成的有效介电包层的波导元件以及使用由陶瓷材料形成的光子晶体的波导元件进行比较来说明本专利技术的实施方式的波导元件中的电磁波的频率与传播损耗之间的关系的一例的曲线图。
[0021]图3是本专利技术的另一实施方式的波导元件的概要立体图。
[0022]图4是图3的波导元件的AA
′
截面图。
[0023]图5是图3的波导元件的BB
′
截面图。
[0024]图6是本专利技术的再一实施方式的波导元件的概要立体图。
[0025]图7是图6的波导元件的AA
′
截面图。
[0026]图8是用于说明图6的波导元件中的电磁波的传播路径的概要说明图。
具体实施方式
[0027]以下，对本专利技术的实施方式进行说明，不过，本专利技术不限定于这些实施方式。
[0028]A.波导元件的概要
[0029]图1是本专利技术的1个实施方式的波导元件的概要立体图。图示例的波导元件100具备：电介质部10，其是在陶瓷材料的基板周期性地形成空穴12而成的；低介电常数部80，其具有比电介质部10的介电常数小的介电常数；以及支撑基板30，其设置于电介质部10的下部，对电介质部10进行支撑。通过设置支撑基板，能够提高波导元件的强度。结果，能够使电介质部的厚度变薄。图示例的波导元件100可以进一步具备：例如接合部20，其使电介质部10和支撑基板30实现一体化；以及空腔(空气部)，其是由电介质部10的下表面、支撑基板30的上表面以及接合部20而规定出的。这种情况下，空腔(空气部)能够作为低介电常数部80而发挥作用。没有设置接合部的情况下，可以在支撑基板形成空腔(空气部)。在支撑基板还可以形成有半导体电路、电磁波振荡器等零部件。
[0030]对于本专利技术的实施方式的波导元件，代表性地，能够作为对毫米波～太赫兹波进行引导的波导而发挥作用。应予说明，所谓毫米波，代表性的为频率30GHz～300GHz左右的电磁波；所谓太赫兹波，代表性的为频率300GHz～20THz左右的电磁波。因此，代表性地，波
导元件能够作为对频率为30GHz以上且20THz以下的电磁波进行引导的波导而发挥作用。
[0031]对于本专利技术的实施方式的波导元件，代表性地，传播损耗的绝对值达到1dB/cm以下的电磁波的频率范围为50GHz以上。换言之，该波导元件能够作为在较宽频率范围内传播损耗小的所谓的宽频带波导元件而发挥作用。这样的宽频带特性可以如下实现：代表性地，由陶瓷材料形成电介质部10；和/或、将电介质部10中的空穴12的周期性的图案设为没有形成光子带隙(禁带)的空穴图案(即，设为并非光子晶体的构成)。应予说明，这样的电介质部有时称为有效介电包层(EMC)。图2是与使用由半导体形成的有效介电包层的波导元件以及使用由陶瓷材料形成的光子晶体的波导元件进行比较来说明本专利技术的实施方式的波导元件中的电磁波的频率与传播损耗之间的关系的一例的曲线图。由图2可知，对于本专利技术的实施方式的波导元件，传播损耗的绝对值达到1dB/cm以下(传播损耗为－1dB/cm以上)的电磁波的频率范围为约50GHz～约300GHz(即，范围为约250GHz)。另一方面，对于使用由半导体形成的有效介电包层的波导元件，该范围为约205GHz(约95GH本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种波导元件，其中，具备：电介质部，该电介质部是在陶瓷材料的基板周期性地形成空穴而成的；低介电常数部，该低介电常数部具有比所述电介质部的介电常数小的介电常数；以及支撑基板，该支撑基板设置于所述电介质部的下部，对所述电介质部进行支撑，所述波导元件对频率为30GHz以上且20THz以下的电磁波进行引导，传播损耗的绝对值达到1dB/cm以下的所述电磁波的频率范围为50GHz以上。2.根据权利要求1所述的波导元件，其中，所述空穴的周期P为50μm以上，该周期的偏差为P/100以上。3.根据权利要求1或2所述的波导元件，其中，所述空穴的直径d为P/100以上。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的波导元件，其中，标准化频率P/λ为0.05～0.3，此处，λ为所述电磁波的波长。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的波导元件，其中，所述陶瓷材料为多晶或非晶质。6.根据权利要求5所述的波导元件，其中，所述陶瓷材料选自石英玻璃、氮化铝、氧化铝、碳化硅、氧化镁以及尖晶石。7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：近藤顺悟，谷健太郎，浅井圭一郎，冈田直刚，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：