基于非線性電磁感應透明現象的微波二極管制造技術

本發明專利技術涉及一種基于非線性電磁感應透明現象的微波二極管，包括：介質板(4)；第一銅箔層(10)，設在介質板(4)底面；環狀銅箔層(6)，設在介質板(4)正面；第一銅箔帶(8)，設在介質板(4)正面；細線銅箔帶(5)，設在介質板(4)正面，一端與第一銅箔帶(8)垂直連接，另一端開路。與現有技術相比，本發明專利技術具有小型化、無損銜接、工藝簡單、成本低廉、低閾值、高對比度等優點。

【技術實現步驟摘要】
基于非線性電磁感應透明現象的微波二極管
本專利技術涉及一種二極管，尤其是涉及一種基于非線性電磁感應透明現象的微波二極管。
技術介紹
全光二極管(All-opticald1de)是一類空間非互易二端口(nonreciprocal)波傳輸裝置，具有類似電子二極管的單向導通性，能夠實現光信號的單向傳輸，即只允許光沿著一個方向傳播。理想的全光二極管，要求光從某一個端口入射時，透射率可以達到100%,而從另外一個端口入射的光，透射率為零。全光二極管在光信息領域具有許多關鍵的應用，比如光隔離，全光運算門(Optical gate)等。 傳統的全光二極管通常由單個的局域共振結構構成。單個局域共振結構構造的全光二極管優點雖然很多，但是透射對比度低。這是因為單個局域共振結構的透射譜線是對稱的洛倫茲型譜線。透射最大和最小的頻率點不會同時出現在共振頻率(場局域強的頻率)附近。如果獲得較大的對比度，需要很高的輸入能量，也就是需要高的閾值。如果采用非對稱性譜線，比如電磁感應透明譜線，透射為零和透射為一的兩個頻率點可以同時出現在共振頻率附近，并且二者可以靠得很近，只需要輸入較低的功率，就可以使譜線發生移動，使透射為零的頻率處，在非線性的作用下轉為透射為一。 研究發現，利用微帶線、金屬細線和一個與金屬細線耦合的開口諧振腔構成的人造三能級原子可以類比經典系統中的電磁感應透明現象(EIT)。電磁感應透明現象發生的條件為金屬細線與諧振腔的共振頻率相同。在EIT頻率處，能量主要局域在開口諧振腔上。如果在開口諧振腔上加入非線性材料(變容二極管)，通過改變輸入功率，來改變變容二極管上的場分布，進而改變諧振腔的共振頻率，就可以使電磁感應現象譜線改變。利用吸收來造成非線性材料上場分布的不對稱性，從而實現低閾值高對比的二極管。 目前電磁二極管設計遇到的難題是閾值高，對比度低。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種小型化、無損銜接、工藝簡單、成本低廉、低閾值、高對比度的基于非線性電磁感應透明現象的微波二極管。 本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現: 一種基于非線性電磁感應透明現象的微波二極管，其特征在于，包括: 介質板； 第一銅箔層,設在介質板底面； 環狀銅箔層，設在介質板正面； 第一銅箔帶,設在介質板正面，； 細線銅箔帶,設在介質板正面,一端與第一銅箔帶垂直連接,另一端開路。 所述的介質板為聚四氟乙烯玻璃纖維制成的介質板。 所述的環狀銅箔層為一邊有狹縫的矩形環狀銅箔層，夾縫中設有變容二極管，該變容二極管提供非線性。 所述的矩形環狀銅箔層與細線銅箔帶呈耦合結構設置(耦合結構要求矩形環狀銅箔層與細線銅箔帶的最遠距離為1mm，本專利技術實驗樣品距離為0.2mm)。 所述的矩形環狀銅箔層與第一銅箔帶呈無耦合結構設置(無耦合結構要求矩形環狀銅箔層與第一銅箔帶的最短距離為5mm，本專利技術實驗樣品距離為6mm)。 所述的第一銅箔帶設有用于放置電阻的縫隙。 在輸入功率低時，所述加載變容二極管的環狀銅箔層的共振頻率與細線銅箔帶的共振頻率相同。 所述的介質板的介電常數為2.2，板厚0.787mm ； 第一銅箔層的厚度為0.0175mm; 矩形環狀銅箔層的厚度為0.0175mm,邊長為8mm,線寬為0.8mm,狹縫的距離為0.8mm ； 細線銅箔帶的長度為62mm，寬度為0.2mm。 介質板、第一銅箔層、一邊有狹縫的矩形環狀銅箔層和加載在狹縫中的變容二極管構成開口環諧振腔，介質板、第一銅箔層、第一銅箔帶構成微帶線，介質板、第一銅箔層、細線銅箔帶構成金屬細線。 與現有技術相比，本專利技術具有以下優點: 1、采用加載變容二極管的開口環諧振腔，可以降低雙穩態閾值； 2、利用微帶線、金屬細線以及與金屬細線耦合的開口諧振腔構成的人造三能級原子，來類比經典系統中的電磁感應透明現象形成的非對稱譜線，可以提高對比度； 3、可用于非線性器件中，并且便于集成，這種設計思路也有望用于未來的等離子體電路中； 4、本專利技術工藝簡單，成本低廉。 【附圖說明】 圖1為本專利技術實施時的連接結構示意圖； 圖2為本專利技術的結構示意圖； 圖3為圖2的左視圖； 圖4為圖2的右視圖； 圖5為圖2的仰視圖； 圖6為本專利技術實驗測得的最大透射率和最大透射對比與頻率的關系圖； 圖7為本專利技術頻率為890.9MHz時透射對比度與輸入功率的關系圖。 【具體實施方式】 下面結合附圖和具體實施例對本專利技術進行詳細說明。 實施例 如圖1-5所示，本專利技術基于非線性電磁感應透明現象的微波二極管，該微波二極管2兩端連接需要二極管的媒介1、3， 所述的微波二極管包括: 介質板4; 第一銅箔層10,設在介質板4底面； 環狀銅箔層6,設在介質板4正面: 第一銅箔帶8,設在介質板4正面； 細線銅箔帶5,設在介質板4正面,一端與第一銅箔帶8垂直連接,另一端開路。 所述的介質板4為聚四氟乙烯玻璃纖維制成的介質板。 所述的環狀銅箔層6為一邊有狹縫的矩形環狀銅箔層，夾縫中設有變容二極管7。所述的矩形環狀銅箔層與細線銅箔帶5呈耦合結構設置。所述的矩形環狀銅箔層與第一銅箔帶8呈無耦合結構設置。所述的第一銅箔帶8設有用于放置電阻9的縫隙。在輸入功率低時，所述的加載變容二極管7的環狀銅箔層6的共振頻率與細線銅箔帶5的共振頻率相同。 所述的介質板4的介電常數為2.2,板厚0.787mm ;第一銅箔層10的厚度為0.0175mm ;矩形環狀銅箔層6的厚度為0.0175mm,邊長為8mm,線寬為0.8mm,狹縫的距離為0.8mm ;細線銅箔帶5的長度為62mm，寬度為0.2mm。 介質板、第一銅箔層、一邊有狹縫的矩形環狀銅箔層和加載在狹縫中的變容二極管構成開口環諧振腔，介質板、第一銅箔層、第一銅箔帶構成微帶線，介質板、第一銅箔層、細線銅箔帶構成金屬細線。 采用本專利技術測得的在不同頻率處，最大透射率和最大透射對比度如附圖6所示，實驗結果得到在頻率范圍887MHz?894MHz，最大透射率都在-1OdB左右，最大透射比都在15.5dB以上。同時最大透射比不是單調的，存在最大值。當頻率為890.9MHz，其透射比為17.36dB，為最大透射比，此時輸入功率為-4.4dBm，如附圖7所示。這種基于波導系統的結構可以很好的集成在現代光學設備中，也有望用于未來等離子集成電路中。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于非線性電磁感應透明現象的微波二極管，其特征在于，包括：介質板(4)；第一銅箔層(10)，設在介質板(4)底面；環狀銅箔層(6)，設在介質板(4)正面；第一銅箔帶(8)，設在介質板(4)正面；細線銅箔帶(5)，設在介質板(4)正面，一端與第一銅箔帶(8)垂直連接，另一端開路。

【技術特征摘要】
1.一種基于非線性電磁感應透明現象的微波二極管，其特征在于，包括: 介質板⑷； 第一銅箔層(10)，設在介質板(4)底面； 環狀銅箔層￠)，設在介質板(4)正面； 第一銅箔帶(8),設在介質板(4)正面； 細線銅箔帶(5),設在介質板(4)正面,一端與第一銅箔帶(8)垂直連接,另一端開路。2.根據權利要求1所述的一種基于非線性電磁感應透明現象的微波二極管，其特征在于，所述的介質板(4)為聚四氟乙烯玻璃纖維制成的介質板。3.根據權利要求1所述的一種基于非線性電磁感應透明現象的微波二極管，其特征在于，所述的環狀銅箔層(6)為一邊有狹縫的矩形環狀銅箔層，夾縫中設有變容二極管(7)，該變容二極管(7)提供非線性。4.根據權利要求3所述的一種基于非線性電磁感應透明現象的微波二極管，其特征在于，所述的矩形環狀銅箔層(6)與細線銅箔帶(5)呈耦合結構設置。5.根據權利要求3所述的一種基...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫勇，丁亞瓊，李云輝，江海濤，陳鴻，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：上海;31