【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电磁功能器件，具体涉及一种基于开口谐振环的太赫兹差分幅度调制器。
技术介绍
1、太赫兹通信作为太赫兹领域最重要的应用方向之一，目前受到了世界各国的重视，其中的太赫兹调制器件更是太赫兹通信技术中的重要组成部分，然而由于缺乏对太赫兹载波的有效、高速直接调制，一定程度上也限制了太赫兹通信技术的发展，其主要原因在于超表面是通过其亚波长周期性阵列与太赫兹波产生共振响应，而这种电磁响应依赖于阵列中所有单元结构以及相互作用所形成的的集体共振效应，然而超表面中大量的结构单元会直接形成寄生模式，出现较大的寄生参量形成较大的rc参数，从而限制调制速率和其他性能。与此同时，太赫兹波需垂直或斜入射在超表面或超材料2d平面上以激励起整体对应的耦合模式，大部分的超材料和超表面只能在自由空间中以透射或者反射的准光模式工作，这给系统集成特别是片上系统中带来了很大的障碍。因此，随着太赫兹技术的发展，太赫兹应用系统急需集成化、高性能的太赫兹直接调制技术。
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术拟提供了一种基于开口谐振环的太赫兹差分幅度调制器，拟解决现有太赫兹调制器件调制速率和性能不足并且不便于系统集成的问题。一种基于开口谐振环的太赫兹差分幅度调制器，包括输入波导、调制单元结构、开口谐振环、馈电滤波结构和输出波导；所述输入波导和输出波导之间构成矩形波导，矩形波导口尺寸与标准波导相同；所述调制单元结构包括人工微结构和二极管，所述调制单元结构底部设置有半导体衬底；所述开口谐振环用于增强
2、优选的，所述开口谐振环设于半导体衬底的底部并且与调制单元结构关于半导体衬底对称设置。
3、优选的，所述开口谐振环的开口方向垂直二极管放置方向，所述开口谐振环的大小及开口的大小可调。
4、优选的，所述二极管放置在人工微结构处，所述二极管的数量共计m个，m≥1。
5、优选的，所述二极管之间距离可调。
6、优选的，所述调制单元结构设于矩形波导内并与矩形波导口相垂直，矩形波导纵向上下两侧壁与半导体衬底相接处，各开有一个空气窗。
7、优选的，所述馈电滤波结构穿过矩形波导两侧的空气窗处与调制单元结构连接，并且与所述输入波导、输出波导垂直。
8、优选的，所述低通滤波电路包括紧凑微带谐振cmrc滤波器。
9、优选的，基底材料采用蓝宝石、二氧化硅、高阻硅、砷化镓或碳化硅。
10、优选的，金属材料为au、ag、cu、或al。
11、本专利技术的有益效果包括：
12、(1)本专利技术中将微结构单元谐振可控、二极管电子输运特性快速可控、太赫兹片上传输损耗低和传输模式可控的特点结合在一起，可高效、高速的直接调控片上太赫兹波的电磁传输特性；
13、(2)本专利技术采用了极少的调制单元，可有效地抑制寄生，有利于提高器件的调制速率；同时引入开口谐振环，在不增加插损的前提下，极大地提高了调制深度。
14、(3)本专利技术具有很强的可塑性，通过调整调制单元结构及谐振环的尺寸，可有效调整谐振频段的位置和调制深度的大小。
15、(4)本专利技术将调制单元结构与馈电滤波结构直接相连，有利于改善控制信号输入阻抗不匹配问题；
16、(5)本专利技术中采用的二维平面结构可通过微细加工手段实现，工艺成熟、易于制作；
17、(6)本专利技术通过电控来进行工作而不需要外加光照、温度等激励，并且馈电方式可直接采用同轴接口进行馈电，有利于器件的小型化、实用化与产量化；
18、(7)本专利技术针对波导传播太赫兹电磁波，可工作于常温、常压、非真空条件下，易于封装、方便使用。
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1.一种基于开口谐振环的太赫兹差分幅度调制器，其特征在于，包括输入波导(1)、调制单元结构(2)、开口谐振环(3)、馈电滤波结构(4)和输出波导(5)；所述输入波导(1)和输出波导(5)之间构成矩形波导，矩形波导口尺寸与标准波导相同；所述调制单元结构(2)包括人工微结构和二极管，所述调制单元结构(2)底部设置有半导体衬底；所述开口谐振环(3)用于增强场强；所述馈电滤波结构(4)包括低通滤波电路，用于馈入外加控制信号并阻止太赫兹波的泄露。
2.根据权利要求1所述的一种基于开口谐振环的太赫兹差分幅度调制器，其特征在于，所述开口谐振环(3)设于半导体衬底的底部并且与调制单元结构(2)关于半导体衬底对称设置。
3.根据权利要求2所述的一种基于开口谐振环的太赫兹差分幅度调制器，其特征在于，所述开口谐振环(3)的开口方向垂直二极管放置方向，所述开口谐振环(3)的大小及开口的大小可调。
4.根据权利要求1所述的一种基于开口谐振环的太赫兹差分幅度调制器，其特征在于，所述二极管放置在人工微结构处，所述二极管的数量共计M个，M≥1。
5.根据权利要求1
6.根据权利要求1所述的一种基于开口谐振环的太赫兹差分幅度调制器，其特征在于，所述调制单元结构(2)设于矩形波导内并与矩形波导口相垂直，矩形波导纵向上下两侧壁与半导体衬底相接处，各开有一个空气窗。
7.根据权利要求1所述的一种基于开口谐振环的太赫兹差分幅度调制器，其特征在于，所述馈电滤波结构(4)穿过矩形波导两侧的空气窗处与调制单元结构(2)连接，并且与所述输入波导(1)、输出波导(5)垂直。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于开口谐振环的太赫兹差分幅度调制器，其特征在于，所述低通滤波电路包括紧凑微带谐振CMRC滤波器。
9.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于开口谐振环的太赫兹差分幅度调制器，其特征在于，基底材料采用蓝宝石、二氧化硅、高阻硅、砷化镓或碳化硅。
10.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于开口谐振环的太赫兹差分幅度调制器，其特征在于，金属材料为Au、Ag、Cu、或Al。
...【技术特征摘要】
1.一种基于开口谐振环的太赫兹差分幅度调制器，其特征在于，包括输入波导(1)、调制单元结构(2)、开口谐振环(3)、馈电滤波结构(4)和输出波导(5)；所述输入波导(1)和输出波导(5)之间构成矩形波导，矩形波导口尺寸与标准波导相同；所述调制单元结构(2)包括人工微结构和二极管，所述调制单元结构(2)底部设置有半导体衬底；所述开口谐振环(3)用于增强场强；所述馈电滤波结构(4)包括低通滤波电路，用于馈入外加控制信号并阻止太赫兹波的泄露。
2.根据权利要求1所述的一种基于开口谐振环的太赫兹差分幅度调制器，其特征在于，所述开口谐振环(3)设于半导体衬底的底部并且与调制单元结构(2)关于半导体衬底对称设置。
3.根据权利要求2所述的一种基于开口谐振环的太赫兹差分幅度调制器，其特征在于，所述开口谐振环(3)的开口方向垂直二极管放置方向，所述开口谐振环(3)的大小及开口的大小可调。
4.根据权利要求1所述的一种基于开口谐振环的太赫兹差分幅度调制器，其特征在于，所述二极管放置在人工微结构处，所述二极管的数量共计m个，m≥1。
【专利技术属性】
技术研发人员：丁科森，毕春阳，游金龙，易浩，方海龙，敖宇，龚森，张雅鑫，杨梓强，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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