电磁波透射增强装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电磁波技术领域，尤其涉及一种电磁波透射增强装置。本发明专利技术提出的电磁波透射增强装置，用于增强入射平面电磁波的透射能力，包括金属板，该金属板上设置有一个通孔，该通孔为亚波长结构；该通孔内设置一个介质颗粒，该介质颗粒从该通孔两侧伸出；该介质颗粒的谐振频率等于该入射平面电磁波的频率。本发明专利技术电磁波透射增强装置采用介质谐振耦合原理，实现了入射电磁波在亚波长结构金属孔内的透射增强效果，结构简单，尺寸小，便于器件小型化和集成化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电磁波
，尤其涉及一种电磁波透射增强装置。
技术介绍
在各种以电磁波为传输媒介的电子器件中，普遍存在电磁波在亚波长金属孔中的透射率低这个问题。一般来说，厚的金属层不能透射入射电磁波。如果在金属层形成的孔的尺寸比入射电磁波的波长小得多，那么透射电磁波的强度明显降低。然而，如果在金属层上周期性地排列多个亚波长小孔，那么由于表面等离子体的激发而使电磁波的透射率明显增大。这是在利用金属表面激发的表面等离子极化激元现象来实现电磁波透射增强。具体来讲，就是一个位于亚波长金属孔阵列中心或周期性沟槽中央的亚波长金属孔，具有使特定工作频段的电磁波产生透射增强的作用。但表面等离子耦合引起的亚波长金属孔透射增强在应用中会受到一些限制。比如，透射谱的带宽极其狭窄、金属膜的厚度使透射率呈指数下降等。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提出一种不同于表面等离子极化激元原理的亚波长金属孔电磁波透射增强装置。该电磁波透射增强装置结构简单，尺寸小，便于器件小型化和集成化。本专利技术提出的电磁波透射增强装置，用于增强入射平面电磁波的透射能力，包括金属板，该金属板上设置有一个通孔，该通孔为亚波长结构；该通孔内设置一个介质颗粒，该介质颗粒从该通孔两侧伸出；该介质颗粒的谐振频率等于该入射平面电磁波的频率。进一步地，该电磁波透射增强装置介质颗粒的介电常数温度系数的绝对值大于100×10-6/℃。进一步地，该电磁波透射增强装置的介质颗粒的材料为二氧化钛或钽酸钾。一束平面电磁波在向前传播的过程中，如果遇到传输突变的结构，比如，金属板上亚波长尺度的通孔，则大部分电磁能量会被金属板反射回去，透过通孔到达金属板另一侧的电磁能量非常低。Bethe理论认为，入射电磁波对亚波长金属孔的透射率与(d/λ)4成正比，也就是说，若金属板上通孔的孔径d远小于入射光的波长λ时，平面电磁波的传输效率远小于1。本专利技术提出的电磁波透射增强装置用于增强入射平面电磁波的透射能力。该电磁波透射增强装置在金属板上设置有一个亚波长结构的通孔，该通孔内设置一个介质颗粒，该介质颗粒从该通孔两侧伸出；该介质颗粒的谐振频率等于该入射平面电磁波的频率。在频率与该介质颗粒的谐振频率相等的入射电磁波激励下，介质颗粒将入射空间的大部分电磁能量吸收在介质颗粒内部，在介质颗粒内部形成一个电磁能量高度局域化的区域。另一方面，该介质颗粒把入射空间的电磁能量有效地吸收到该亚波长结构金属孔的内部后，又将该电磁能量辐射出去，从而将入射平面电磁波从金属板的一侧透射到金属板的另一侧。本专利技术提出的电磁波透射增强装置采用介质谐振耦合原理，实现了入射电磁波在亚波长结构金属孔内的透射增强效果。该电磁波透射增强装置结构简单，尺寸小，便于器件小型化和集成化。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1为本专利技术实施例2电磁波透射增强装置的正向示意图；图2为本专利技术实施例2电磁波透射增强装置的侧向示意图；图3为本专利技术实施例2电磁波透射增强装置在不放置介质颗粒时的透射率测试曲线图；图4为本专利技术实施例2电磁波透射增强装置在放置介质颗粒时的透射率测试曲线图；图5为本专利技术实施例2电磁波透射增强装置的透射增强峰值频率随温度变化的曲线图；其中，1为金属板，2为介质颗粒，3为亚波长结构的通孔。具体实施方式为使实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于下述的实施例，本领域普通技术人员在未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。实施例1本实施例电磁波透射增强装置，用于增强入射平面电磁波的透射能力，包括金属板，该金属板上设置有一个通孔，该通孔为亚波长结构；该通孔内设置一个介质颗粒，该介质颗粒从该通孔两侧伸出；该介质颗粒的谐振频率等于该入射平面电磁波的频率。一束平面电磁波在向前传播的过程中，如果遇到传输突变的结构，比如，金属板上亚波长尺度的通孔，则大部分电磁能量会被金属板反射回去，透过通孔到达金属板另一侧的电磁能量非常低。Bethe理论认为，入射电磁波对亚波长金属孔的透射率与(d/λ)4成正比，也就是说，若金属板上通孔的孔径d远小于入射光的波长λ时，平面电磁波的传输效率远小于1。本实施例电磁波透射增强装置在金属板上设置有一个亚波长结构的通孔，该通孔内设置一个介质颗粒，该介质颗粒从该通孔两侧伸出；该介质颗粒的谐振频率等于入射平面电磁波的频率。在频率与该介质颗粒的谐振频率相等的入射电磁波激励下，介质颗粒将入射空间的大部分电磁能量吸收在介质颗粒内部，在介质颗粒内部形成一个电磁能量高度局域化的区域。另一方面，该介质颗粒把入射空间的电磁能量有效地吸收到该亚波长结构金属孔的内部后，又将该电磁能量辐射出去，从而将入射平面电磁波从金属板的一侧透射到金属板的另一侧。本实施例电磁波透射增强装置采用介质谐振耦合原理，实现了入射电磁波在亚波长金属孔内的透射增强效果。该透射增强装置结构简单，尺寸小，便于器件小型化和集成化。根据入射电磁波的频率和波长，制备亚波长结构的通孔和介质颗粒。由于电磁波透射增强装置的工作频率与介质颗粒的谐振频率相同，所以要实现某一频率处的亚波长金属孔透射增强效果，需设计介质颗粒的谐振频率，使该介质颗粒的谐振频率等于该入射平面电磁波的频率。通常，介质颗粒的谐振频率是由其材料的介电常数和介质颗粒的尺寸共同决定的。材料的介电常数越高，对应的谐振频率越低；介质颗粒的尺寸越大，其对应的谐振频率也越低。所以，通过提高材料的介电常数，就可大大缩小介质颗粒的尺寸。因此，为使介质颗粒的谐振频率能满足亚波长金属孔透射增强装置的需要，需要选择高介电常数、低损耗的材料。另一方面，为了使电磁能量更好地集中于介质颗粒的内部而不被耗散掉，低介质损耗角正切的材料也是十分必要的。优选地，该介质颗粒的介电常数大于10；介质颗粒的介质损耗角正切小于0.1。优选地，该介质颗粒的材料为二氧化钛或钽酸钾。优选地，本实施例电磁波透射增强装置介质颗粒的形状可以是球体、正方体、长方体或任意形状，介质颗粒外轮廓要与对应的亚波长金属孔相适应，以保证介质颗粒能够放入该亚波长金属孔，且在金属孔与介质颗粒之间能留出一定的间隙，使介质颗粒与入射电磁波发生良好的耦合作用，从金属板的另一侧辐射出去。优选地，本实施例电磁波透射增强装置的介质颗粒从该通孔两侧伸出，以保证将入射空间的大部分电磁能量吸收在介质颗粒内部。本实施例电磁波透射增强装置的金属板可以由金、银、铜、铝等材料制成。优选地，本实施例电磁波透射增强装置金属板上的亚波长结构的通孔的横截面轮廓可以是圆形、椭圆形、三角形、正方形、长方形或任意不规则形状。优选地，在金属板上可通过机械方式，如钻孔或化学方法，如化学刻蚀的方法得到该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁波透射增强装置，用于增强入射平面电磁波的透射能力，其特征在于，包括金属板，所述金属板上设置有一个通孔，所述通孔为亚波长结构；所述通孔内设置一个介质颗粒，所述介质颗粒从所述通孔两侧伸出；所述介质颗粒的谐振频率等于所述入射平面电磁波的频率。

【技术特征摘要】
1.一种电磁波透射增强装置，用于增强入射平面电磁波的透射能力，其特征在于，包括金属
板，所述金属板上设置有一个通孔，所述通孔为亚波长结构；所述通孔内设置一个介质颗
粒，所述介质颗粒从所述通孔两侧伸出；所述介质颗粒的谐振频率等于所述入射平面电磁波
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【专利技术属性】
技术研发人员：郭云胜，梁浩，保安，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15