本发明专利技术涉及一种电可调三频带法诺谐振结构及实现谱线的方法，将四个变容二极管集成到结构设计中，通过外加反向偏压的方法，动态调控三频带法诺谐振的工作频率。三频带法诺谐振的出现是由于多个开口谐振环局域场模式在一定频率范围的相长或相消干涉，这导致了透射谱线连续的剧烈变化。通过外加反向偏压可以调控变容二极管。通过这种方法改变每一个开口谐振环的工作频率，进而对三频带法诺谐振谱线实现动态调制。发明专利技术所涉及到的器件结构简单，易于加工与实验操作，并且还可以通过控制金属结构的几何尺寸，使得器件工作于不同电磁波频段。使得器件工作于不同电磁波频段。使得器件工作于不同电磁波频段。
【技术实现步骤摘要】
一种电可调三频带法诺谐振结构及实现谱线的方法
[0001]本专利技术属于三频带法诺谐振结构及实现谱线的方法，涉及一种电可调三频带法诺谐振结构及实现谱线的方法，利用四个金属开口谐振环实现三频带法诺共振透射谱线的方法，结合四个变容二极管实现三频带法诺谐振的动态电调控。
技术介绍
[0002]法诺谐振源于离散态与连续态的耦合，这种谐振的散射谱线往往异常尖锐，在很窄的频率范围可以实现从完全透射到完全反射的变化，所以其散射谱线往往有较高的品质因子。借助于超构材料的设计思想，研究人员通过精巧的亚波长微结构的设计优化，利用多模式的近场局域耦合，也可以实现尖锐的法诺谐振谱线[参见文献1,M.F.Limonov,M.V.Rybin,A.N.Poddubny,and Y.S.Kivshar,"Fano resonances in photonics,"Nature Photonics,11,543-554(2017)]。然而，当前微结构法诺谐振研究往往局限于单一频带，多频带法诺谐振耦合行为研究甚少。另外，超构材料器件加工成型之后通常只能工作于固定的频带，其实际应用往往受到限制。
技术实现思路
[0003]要解决的技术问题
[0004]为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种电可调三频带法诺谐振结构及实现谱线的方法。解决传统器件结构复杂，工作频率单一等问题。
[0005]技术方案
[0006]一种电可调三频带法诺谐振结构，其特征在于包括四个金属开口谐振环和四个变容二极管；四个金属开口谐振环并行置于一个标准矩形波导上，点链接关系为并联；每个金属开口谐振环上嵌入一个变容二极管，在所有的开口谐振环两边添加馈电导线对变容二极管两端施加反向电压。
[0007]所述变容二极管的电容值在2.63pF～0.76pF之间动态调节。
[0008]所述中间两个金属开口谐振环的尺寸一致。
[0009]所述四个金属开口谐振环的几何参数为：宽度W＝8mm，第一金属开口谐振环l1＝14.8mm,第二金属开口谐振环l2＝15mm,第三金属开口谐振环l3＝15mm,第四金属开口谐振环l4＝18mm。
[0010]所述四个金属开口谐振环之间的距离为第一金属开口谐振环至第二金属开口谐振环的距离s1＝6mm，第二金属开口谐振环至第三金属开口谐振环的距离s2＝6mm，第三金属开口谐振环至第四金属开口谐振环的距离s3＝10mm。
[0011]所述四个金属开口谐振环的开口宽度为g＝1.3mm。
[0012]一种采用所述电可调三频带法诺谐振结构实现三频带法诺谐振谱线的方法，其特征在于：调节馈电电压的大小改变变容二极管的电容值，改变开口谐振环的工作频率，使得多频法诺谐振谱线发生频移，调控透射谱线。
[0013]有益效果
[0014]本专利技术提出的一种电可调三频带法诺谐振结构及实现谱线的方法，将四个变容二极管集成到结构设计中，通过外加反向偏压的方法，动态调控三频带法诺谐振的工作频率。三频带法诺谐振的出现是由于多个开口谐振环局域场模式在一定频率范围的相长或相消干涉，这导致了透射谱线连续的剧烈变化。通过外加反向偏压可以调控变容二极管(型号：BBY52-02W,Infineon)的工作状态，电压从0V(伏特)到8V变化时，其电容值可以在2.63pF(皮法)到0.76pF之间动态调节。通过这种方法改变每一个开口谐振环的工作频率，进而对三频带法诺谐振谱线实现动态调制。专利技术所涉及到的器件结构简单，易于加工与实验操作，并且还可以通过控制金属结构的几何尺寸，使得器件工作于不同电磁波频段。
[0015]本专利技术具有如下的效果和优点：
[0016]1.本专利技术基于四个金属开口谐振环，利用局域场耦合干涉实现三频带法诺谐振，为多频带法诺谐振的实现提供了全新方法。
[0017]2.本专利技术采用的调控手段能够以较低的电压实现高效率的多频带法诺谐振调制，具有节能环保的特点。
[0018]3.本专利技术可以采用成熟的印刷电路板制备样品，具有成本可控，加工简单的优点。
附图说明
[0019]图1是本专利技术实现电可调三频带法诺谐振的结构示意图；
[0020]图2是本专利技术案例随外加电压改变透射谱线的变化示意图；
[0021]图3是本专利技术案例随外加电压改变，法诺谐振峰值频率的变化示意图。
具体实施方式
[0022]现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：
[0023]本专利技术利用四个金属开口谐振环实现三频带法诺谐振的方法，并且将四个变容二极管集成到结构设计中，通过外加反向偏压的方法，动态调控三频带法诺谐振的工作频率。三频带法诺谐振的出现是由于多个开口谐振环局域场模式在一定频率范围的相长或相消干涉，这导致了透射谱线连续的剧烈变化。通过外加反向偏压可以调控变容二极管(型号：BBY52-02W,Infineon)的工作状态，电压从0V(伏特)到8V变化时，其电容值可以在2.63pF(皮法)到0.76pF之间动态调节[参见文献2,Q.Fu,F.Zhang,Y.Fan,X.He,T.Qiao,and B.Kong,"Electrically tunable fano-type resonance of an asymmetric metal wire pair,"Optics Express,24,11708-11715(2016)]。通过这种方法改变每一个开口谐振环的工作频率，进而对三频带法诺谐振谱线实现动态调制。专利技术所涉及到的器件结构简单，易于加工与实验操作，并且还可以通过控制金属结构的几何尺寸，使得器件工作于不同电磁波频段。
[0024]本专利技术的具体结构实现如附图1：包括开口谐振环1、2、3和4组成的金属条带结构，每个金属开口谐振环中间有一个小口用于焊接变容二极管，仿真计算中，整个结构置于一个标准矩形波导WR284中，入射电磁波为TE
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模式，电磁波电场分量沿着开口谐振环长轴方向。通过馈电电压的调节改变变容二极管的电容值，改变开口谐振环的工作频率，使得多频法诺谐振谱线发生频移，进而显著调控透射谱线。
[0025]参阅附图1，附图2，及附图3.
[0026]具体结构见附图1。案例结构由四个尺寸大小不同的金属开口谐振环组成，其中每一个开口谐振环分别嵌入一个变容二极管，通过改变馈电电压调控二极管的电容值，从而实现三频带法诺谐振透射谱线的动态控制。金属条带宽度为w＝1mm，材质为金属纯铜，图中各项几何参数值分别为l1＝14.8mm,l2＝15mm,l3＝15mm,l4＝18mm,W＝8mm,s1＝6mm,s2＝6mm,s3＝10mm,g＝1.3mm。整个金属条带结构置于1毫米厚的特氟龙基板上。另外在四个开口谐振环上下两侧分别添加馈电导线，连接外部电源对变容二极管施加反向偏压，电压值从0V、2V、4V、6V到8V变化时，对应的变容二极管电容值可以从2.63pF、1.52pF、1.15pF、0.9pF变化到0.76pF[参见文献2,Q.Fu,F.Zhang,Y.本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电可调三频带法诺谐振结构，其特征在于包括四个金属开口谐振环和四个变容二极管；四个金属开口谐振环并行置于一个标准矩形波导上，点链接关系为并联；每个金属开口谐振环上嵌入一个变容二极管，在所有的开口谐振环两边添加馈电导线对变容二极管两端施加反向电压。2.根据权利要求1所述电可调三频带法诺谐振结构，其特征在于：所述变容二极管的电容值在2.63pF～0.76pF之间动态调节。3.根据权利要求1所述电可调三频带法诺谐振结构，其特征在于：所述中间两个金属开口谐振环的尺寸一致。4.根据权利要求1所述电可调三频带法诺谐振结构，其特征在于：所述四个金属开口谐振环的几何参数为：宽度W＝8mm，第一金属开口谐振环l1＝14.8mm,第二金属开口谐振环l2＝15mm,第三金属开口...
【专利技术属性】
技术研发人员：付全红，杨蕤生，樊元成，张富利，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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