低频表面等离子体波导结构的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明有关于一种低频表面等离子体波导结构，特别是关于一种以特殊空心金属方块周期结构表面所构成的新型漏波波导，使该金属表面可更有效率的传输电磁波，并可作为提供高指向性辐射的元件。
【背景技术】
[0002]使用表面等离子体的概念可以操纵电磁波使之能在亚波长的线路中传输，对于有效提升光子回路系统与集成电路中器件密度是当前重要的主题。表面等离子体极化子(Surface Plasmon Polaritons, SPPs)是在金属与介质(通常是空气)界面上的一种电子和光子的混合激发态，SPPs的场幅度在界面上有最大值，并在金属与介质内呈指数衰减。SPPs可以提供超越绕射极限导引电磁波的可能性，因此在表面等离子体光子学的领域引起了广泛的兴趣。
[0003]由于它的电磁场被高度地约束在金属与介质界面的附近范围内，SPPs固有的二维空间(即表面)的传播特性成为光集成电路高度集成化和设计亚波长尺寸的光子器件最为优先的选择。为了在较低频的电路系统中传输信号，并且将表面等离子体极化子的概念推广到更低的频段，例如在太赫兹和微波波段中进行信号传输的课题，有着迫切需求。
[0004]一般金属的表面等离子体频率都在紫外波段，因此金属在太赫兹波段的表现为近似理想导体(Perfect Electric Conductor, PEC),使得SPPs在金属表面对于电磁场的约束性很差，无法有效集中电磁波，从而限制了一般结构的漏波天线在太赫兹和微波波段中的应用。
[0005]然而，由于表面等离子体模式的情况在低频例如微波和太赫兹(THz)的波段是无法实现。因此，为了在低频波段实现类似的物理现象，可以在金属上置入高密度的周期性金属方块或周期槽孔，以达成对电磁场高度约束的目的。现有技术中所使用的波导结构是将多个彼此间隔一预定间距的单胞方块列置在一平板状金属基板的上表面。在此种实心金属方块排列的周期结构中，其电磁场分布高度地约束于相邻两个单胞方块中间。
【发明内容】
[0006]本发明解决的技术问题是，提供一种低频表面等离子体波导结构，其利用特殊的结构设计，改良金属材质对于电磁场的约束的表现。
[0007]本发明的技术方案为:提供一种低频表面等离子体波导结构，其包括:一金属基板，具有一上表面；一空心金属方块周期结构，该空心金属方块周期结构工作在一预定的工作频段并定义有一禁带区；该空心金属方块周期结构包括有多个彼此间隔一预定间距的单胞方块，各个单胞方块以一亚波长周期沿着一维排列方向排列在该金属基板的该上表面，该每一个单胞方块在该工作频段下形成一电磁场分布；在该空心金属方块周期结构的该禁带区内引入一低频表面等离子体极化子的传输模式；
[0008]该每一个单胞方块中包括有一凹槽空间；在该低频表面等离子体极化子的该传输模式下，该空心金属方块周期结构作为一天线的结构，该每一个单胞方块的该电磁场分布大部分局限在该单胞方块中的该凹槽空间中；
[0009]该每一个单胞方块包括有:
[0010]一基体；一贯通部，以一水平贯通方向贯通该基体，而在该基体中定义出该凹槽空间，该凹槽空间由一左侧部、一相对应于该左侧部的右侧部、以及跨置在该左侧部与该右侧部间的水平顶部所构成；一开口狭槽，以该水平贯通方向形成在该水平顶部，将该水平顶部分隔开而形成一左水平顶部及一右水平顶部。
[0011]本发明还提供一种低频表面等离子体波导结构，包括:一金属基板，具有一上表面；一空心金属方块周期结构，该空心金属方块周期结构是工作在一预定的工作频段并定义有一禁带区；该空心金属方块周期结构包括有多个彼此间隔一预定间距的单胞方块，各个单胞方块以一亚波长周期沿着一维排列方向排列在该金属基板的该上表面，该每一个单胞方块在该工作频段下形成一电磁场分布；在该空心金属方块周期结构的该禁带区内引入一低频表面等离子体极化子的传输模式；
[0012]该每一个单胞方块中包括有一凹槽空间；
[0013]在该低频表面等离子体极化子的该传输模式下，该空心金属方块周期结构作为一波导用途的结构，该电磁场分布大部分分布于相邻两个单胞方块之间，少量分布于该单胞方块的该凹槽空间内:
[0014]该每一个单胞方块包括有:
[0015]一基体；一贯通部，以一水平贯通方向贯通该基体，而在该基体中定义出该凹槽空间，该凹槽空间由一左侧部、一相对应于该左侧部的右侧部、以及跨置在该左侧部与该右侧部间的水平顶部所构成；一开口狭槽，以该水平贯通方向形成在该水平顶部，将该水平顶部分隔开而形成一左水平顶部及一右水平顶部。
[0016]本发明较佳实施例中，金属基板是由导电佳的金属(例如铝、铜、金之一)所制成，而空心金属方块周期结构的该工作频段为微波频段或太赫兹频段之一。
[0017]本发明较佳实施例中，开口狭槽具有一开口狭槽宽度与一较宽的开口狭槽顶间距宽度，且开口狭槽的顶缘与底缘间具有一倒角角度。如此使得该左水平顶部与右水平顶部的间位于上缘处具有较大间距宽度，而位于下缘处具有较小间距宽度。
[0018]更者，本发明基体与左侧部的内缘交界处形成有一第一倒角部。基体与右侧部的内缘交界处形成有一第二倒角部。左侧部与左水平顶部的内缘交界处形成有一第三倒角部。右侧部与右水平顶部的内缘交界处形成有一第四倒角部。各倒角部具有一倒角角度。
[0019]本发明的特点是:一低频表面等离子体波导结构，其是在一金属基板的上表面布设有由多个单胞方块以亚波长周期(每个单胞方块间隔是小于传输波的波长)沿着一维排列方向排列而形成一空心金属方块周期结构。每一个单胞方块中包括有一凹槽空间。在该空心金属方块周期结构的禁带区内引入一低频表面等离子体极化子的传输模式。在该低频表面等离子体极化子的该传输模式下，每一个单胞方块的电磁场分布大部分局限在该每一个单胞方块中的该凹槽空间中。
[0020]本发明较佳实施例中，每一个单胞方块包括有一基体、一贯通部及一开口狭槽。贯通部以垂直于该一维排列方向的贯通方向形成于该单胞方块，而在该单胞方块中定义出一凹槽空间。在该低频表面等离子体极化子的传输模式下，若作为天线的结构时，该每一个单胞方块的电磁场分布大部分局限在该单胞方块中的凹槽空间中，若作为波导用途时，则电磁场大部分分布于相邻两个单胞方块之间，少量分布于单胞方块的凹槽空间内。
[0021]在效果方面，现有技术中的实心金属方块周期结构与本发明的空心金属方块周期结构的磁场分布对比下，在本发明空心金属方块周期结构的传输模式中，低频表面等离子体极化子模式的电磁场分布大部分集中于单胞方块的凹槽空间内与两单胞方块之间，因而可以实现电磁场的更高度约束，比起实心金属方块周期结构阵列波导有着更好的传输效果O
[0022]本发明的设计，可以实现电磁场的高度约束，并提供随频率变换主波束方向的扫描元件，在操作中选择使用相对应的结构尺寸，调整使用频率。
[0023]由于这个结构拥有其他许多低频表面等离子体波导所没有的优越特性。在适当的选择结构的几何参数，可以在指定的频率范围实现高约束导波的功能，另一方面这个结构可以提供随频率变换主波束方向的扫描元件。
[0024]本发明在应用时，可