基于自準直干涉效應的定向輻射器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于自準直干涉效應的定向輻射器，光子晶體中的定向輻射就是利用其導帶特性，加上人為的結(jié)構(gòu)設(shè)計使得發(fā)散的波束能量沿著某些特定方向傳播，實現(xiàn)定向發(fā)射。
【背景技術(shù)】
[0002]利用光子晶體的共振腔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的共振缺陷態(tài)以及光子晶體帶邊態(tài)可以獲得定向輻射。隨后，基于光子晶體表面波和小折射率的定向聲輻射也相繼報道。光子晶體自準直效應是在不借助非線性效應并且不引入常用的光子晶體線缺陷波導情況下，某角度范圍內(nèi)的波束入射到光子晶體中時，波束能夠克服發(fā)散或衍射效應實現(xiàn)幾乎完全準直的傳輸特性。但是利用光子晶體的自準直干涉效應實現(xiàn)定向輻射的研宄的幾乎沒有。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]實用新型目的:針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便的基于自準直干涉效應的定向輻射器，利用波束在正方點陣結(jié)構(gòu)中Γ M方向可以實現(xiàn)完全準直的傳輸，而在r X方向具有完全的反射效果；設(shè)計三角形點陣結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)兩束自準直波束的相互干涉，實現(xiàn)波束的定向輻射效應。
[0004]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為一種基于自準直干涉效應的定向輻射器，包括設(shè)有通孔的基材和由多個三氧化二鋁柱體組成的介質(zhì)型光子晶體，所述三氧化二鋁柱體位于通孔中。
[0005]進一步的，所述三氧化二鋁柱體的形狀為圓柱體。更進一步的，所述圓柱體的高度為10mm，其半徑根據(jù)實際需要設(shè)定。
[0006]進一步的，所述基材的介電常數(shù)介于1.0和1.18之間。更進一步的，所述基材為泡沫基材。
[0007]進一步的，所述基材的上表面和下表面分別設(shè)有金屬板，其大小、形狀可同光子晶體陣列一致。更進一步的，所述金屬板為矩形金屬板。更進一步的，所述金屬板為鋁板。
[0008]進一步的，所述三氧化二鋁柱體的高度與所述基材的厚度相同。
[0009]進一步的，所述三氧化二鋁柱體構(gòu)成規(guī)則形狀的陣列。更進一步的，所述三氧化二鋁柱體構(gòu)成正方形的陣列(系指相鄰的四個三氧化二鋁柱體構(gòu)成正方形的陣列，而非所有的三氧化二鋁柱體構(gòu)成正方形的陣列)。
[0010]進一步的，點源一側(cè)的所述三氧化二鋁柱體為三角結(jié)構(gòu)。更進一步的，所述三角結(jié)構(gòu)為直角等腰三角形。更進一步的，所述點源的位置固定，位于中線上左數(shù)第三和第四個三氧化二鋁柱體的中間位置。
[0011]有益效果:本實用新型可以應用三氧化二鋁材料實現(xiàn)基于自準直干涉效應的定向輻射器。這種波導不僅具有較高定向輻射效能、未使用線缺陷等優(yōu)點，而且還有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，易于實現(xiàn)等優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2 Ca)為布里淵區(qū)各點標示圖，圖2 (b)為三氧化二鋁體柱構(gòu)成的能帶圖；
[0014]圖3為所述圖2 (b)中自下而上第一條能帶對應的等頻圖；
[0015]圖4為X方向1a和70 a位置處的歸一化能流密度對比圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實施例，進一步闡明本實用新型，應理解這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍，在閱讀了本實用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0017]本申請受淮安市信息功能材料研宄重點實驗室開放課題、國家級2014年大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目(項目批準號:201410323018)和江蘇省2014年大學生實踐創(chuàng)新訓練計劃項目(項目批準號:201410323018Z)，校優(yōu)秀人才計劃項目支持。
[0018]以下波導的性能僅是針對采用三氧化二鋁材料優(yōu)化后的結(jié)果，若采用別的介質(zhì)型材料組成的光子晶體，基于本發(fā)明原理和結(jié)構(gòu)進行尺寸上的優(yōu)化后也能得到。
[0019]如圖1所示，本實用新型為一種基于自準直干涉效應的定向輻射器，本實施例中，其主要包括陣列三氧化二鋁體柱2構(gòu)成的介質(zhì)型光子晶體(簡稱“光子晶體”)和泡沫材質(zhì)的基材3，基材3設(shè)有通孔，三氧化二鋁體柱2位于所述通孔中，三氧化二鋁體柱2的形狀為圓柱體。光子晶體為四方點陣，晶格常數(shù)a為10_，圓柱體的半徑為2_。左側(cè)為等腰直角形結(jié)構(gòu)，右側(cè)為波束出射方向。I為點源所在位置，位于中線上左數(shù)第三和第四個三氧化二鋁柱體2的中間位置。圖1中已經(jīng)標注了 X軸和Y軸的坐標方向，箭頭指向的方向是正方向，X=O的直線經(jīng)最右側(cè)一列圓柱的圓心，Y=O的直線經(jīng)最中間一行圓柱的圓心，并且兩線交點即為坐標原點。
[0020]圖2(a)示出了布里淵區(qū)各點標示；圖2 (b)示出了上述參數(shù)所計算的能帶圖，圖3為所述圖2 (b)中自下而上第一條能帶對應的等頻圖；可以看出自準直傳輸?shù)念l帶為8.7GHz附近。在正方形光子晶體點陣中自準直傳輸?shù)姆较驗棣?M方向，Γ X方向具有完全的反射。當將正方形光子晶體點陣組成如圖1所示結(jié)構(gòu)時，可以實現(xiàn)兩束自準直波形向右定向傳播。其中Kx和Ky分別為波矢K的X方向和y方向分量，單位為a/p。
[0021]點源的輻射能量只向右傳輸，并且傳輸(輻射)距離較遠，在10a處能量沒有明顯展寬。
[0022]圖4為X方向1a和70 a位置處的歸一化能流密度對比圖，圖中的y Ca)表示在Y方向的數(shù)值，單位為晶格常數(shù)a。從圖中，我們可以發(fā)現(xiàn)實線上兩個主峰為兩束自準直波束的能量，他們相距1a左右的距離。在輻射過程中產(chǎn)生干涉，生成如圖虛線所示的波峰，向右定向輻射。波束的總寬度沒有明顯展寬。
【主權(quán)項】
1.一種基于自準直干涉效應的定向輻射器，其特征在于，包括設(shè)有通孔的基材和由多個三氧化二鋁柱體組成的介質(zhì)型光子晶體，所述三氧化二鋁柱體位于通孔中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于自準直干涉效應的定向輻射器，其特征在于，所述三氧化二鋁柱體的形狀為圓柱體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于自準直干涉效應的定向輻射器，其特征在于，所述基材的介電常數(shù)介于1.0-1.18之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于自準直干涉效應的定向輻射器，其特征在于，所述基材的上表面和下表面分別設(shè)有金屬板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于自準直干涉效應的定向輻射器，其特征在于，所述三氧化二鋁柱體的高度與所述基材的厚度相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于自準直干涉效應的定向輻射器，其特征在于，所述三氧化二鋁柱體構(gòu)成規(guī)則形狀的陣列。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于自準直干涉效應的定向輻射器，其特征在于，所述三氧化二鋁柱體構(gòu)成正方形的陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于自準直干涉效應的定向輻射器，其特征在于，點源一側(cè)的所述三氧化二鋁柱體為三角結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述基于自準直干涉效應的定向輻射器，其特征在于，所述三角結(jié)構(gòu)為直角等腰三角形。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述基于自準直干涉效應的定向輻射器，其特征在于，所述點源的位置固定，位于中線上左數(shù)第三和第四個三氧化二鋁柱體的中間位置。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于自準直干涉效應的定向輻射器，包括設(shè)有通孔的基材和由多個三氧化二鋁柱體組成的三角形結(jié)構(gòu)的光子晶體,所述三氧化二鋁柱體位于通孔中。所設(shè)計的三角形結(jié)構(gòu)利用光子晶體產(chǎn)生自準直波束，并且能相互干涉，實現(xiàn)信號源的單向高定向輻射。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便。
【IPC分類】G02B6-122
【公開號】CN204536587
【申請?zhí)枴緾N201520254163
【發(fā)明人】周平, 李珊珊, 孫慧玲
【申請人】淮陰師范學院
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月24日