專利名稱：用于THz收發(fā)機的天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及THz收發(fā)機，即THz域中輻 射線的發(fā)射器和/或接收器。THz域通常限定為與Imm和30 μ m之間的波長對應的從300GHz至IOTHz的范圍。
背景技術：
在許多應用中期望可在兆赫(THz)頻率工作的電子裝置，諸如醫(yī)療應用(成像)、 敵對物體和有毒化學物質的安全檢測及其它。用于THz生成的最常用方法是基于使用帶有適當天線的低溫種植GaA(LTG-GaA)半導體。這些是利用光導體的特性以其電阻變化(減小)響應于入射光的所謂的“光電導天線”。光導體是通過生成THz范圍內的拍頻的兩種不同波長的光束(例如，使用DFB激光)形式的入射相干光或者通過生成超寬帶THz發(fā)射的超短(皮秒)激光脈沖激勵的。在轉讓給本申請的受讓人的國際專利公布No. WO 2007/132459中公開了與THz發(fā)射器相關的近期研發(fā)的技術。根據這種技術，使用基于光發(fā)射的電極組件(例如，二極管)， 其中光混頻用于照射光陰極，光陰極將輸入光信號轉換成THz范圍內的電流，這反過來使信號發(fā)射器/接收器工作。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供適合用于THz發(fā)射器和/或接收器的新穎構造的天線，通常稱為收發(fā)機。在利用相同受讓人的上述公布WO 2007/132459中描述的技術的同時，即利用了光發(fā)射電子的自由空間傳播(真空中)的原理，本發(fā)明提供用于高頻收發(fā)機的天線結構。 一般地講，本發(fā)明利用了電子發(fā)射的原理，諸如熱發(fā)射或光發(fā)射。更特別地，本發(fā)明利用了光發(fā)射且因此下面關于該具體應用進行了說明，但是應當理解的是，本發(fā)明不限于光發(fā)射， 而是應當在來自通過(真空)腔用于自由空間傳播的陰極的電子發(fā)射的更寬泛方面進行解釋。根據本發(fā)明，天線結構(例如，用于THz發(fā)射器/接收器)包括包含兩個或多個電極的電極布置，其中以間隔開的關系容納這些電極中的兩個，兩個電極在二者之間限定用于電子的自由空間傳播的腔。這些至少兩個電極(或其中部分)的至少一個響應于作為外部光場的輸入信號以朝向另一電極發(fā)射電子通量(例如，光電效應的結果)。電極布置配置為限定第一電極部分和第二電極部分(為相同電極或不同電極的部分)，其中第一部分的至少區(qū)域暴露到電子通量且因此作為天線供給端口(作為通過第二部分的電流源)工作，而第二部分作為由通過其中的所述電流引起的高頻(例如，在THz 范圍內)輻射線的天線輻射部分(發(fā)射器/接收器)工作。應當注意的是，本發(fā)明的原理應用于發(fā)射和/或接收高頻輻射線。因此，術語“天線輻射部分”應當解釋為通過其發(fā)射和/或接收高頻信號的天線結構的部分。一般地講，天線輻射部分為實現天線發(fā)射和/或接收模式的部分。在發(fā)射模式中，天線輻射部分響應通過天線結構的電流以發(fā)射各頻率范圍的輻射線；并且在接收模式中，天線輻射部分響應外部輻射線以實現電流的可檢測變化。因此，根據本發(fā)明的一個寬泛方案，提供包括電極布置的高頻輻射線收發(fā)機，所述電極布置包括兩個或多個電極，以在其間限定用于電子的自由空間傳播的腔的間隔關系容納所述兩個或多個電極中的兩個，其中所述 兩個電極中的一個配置為響應外部輸入光信號以朝向另一電極發(fā)射電子通量，所述兩個或多個電極配置為限定第一電極部分和第二電極部分，第一部分使其至少區(qū)域暴露到所述電子通量且可作為在所述第二部分中產生電流的天線供給端口工作，并且第二部分配置為天線輻射部分且作為天線輻射部分工作。因此，天線輻射操作能夠通過發(fā)射高頻輻射線(發(fā)射模式)響應流過其中的電流并且能夠通過實現電流變化(接收模式)響應外部高頻輻射信號。電極布置優(yōu)選地配置為真空管，即發(fā)射電極的自由空間傳播的腔處于真空條件下。優(yōu)選地，以小間隙(達到幾微米)容納兩個電極，沿著腔軸線在兩個電極之間限定用于電子自由空間傳播的所述腔，以使腔軸線與所述第一部分相交，而第二部分較遠離腔軸線定位。在該連接中，應當理解的是，天線供給端口和天線輻射部分之間的距離是集中的，例如小于λ/10(λ為發(fā)射/接收輻射線的波長)。而且，優(yōu)選地，所述至少兩個電極配置為使得在電極之間設有實質上小的電容。這可以通過例如將電極中的至少一個配置為導電柵極來實現。在優(yōu)選的配置中，天線結構通過從光陰極到天線供給端口的電子發(fā)射來激活，這實現了來自天線輻射部分的輻射線發(fā)射/接收。電子通量可以利用脈沖模式或連續(xù)波(CW)模式的外部光場通過利用光陰極中的光混頻原理而產生，以便生成與用于供給天線的高頻對應的電子通量。例如，輸入光場可以為與要獲得的高頻發(fā)射對應的值(拍頻)彼此不同的兩種不同波長的兩個光束的形式?？蛇x擇地，脈沖模式的激光可以用作輸入光場的源，以由此使得從光陰極生成超短脈沖的電子通量。考慮接收模式下的天線結構運行，由于光照射拍頻基本等于接收到的THz頻率，檢測到的信號為通過天線的電流的DC分量的變化，當天線未接收到THz輻射線時，將相對于天線測量所述變化。在另一(更具吸引力)情況下，在兩個頻率之間存在微小頻率差，接收到信號為能夠更易于檢測到而無需鎖定放大器的IF諧波。優(yōu)選地，可作為天線輻射部分工作，即用于發(fā)射/接收高頻(例如，THz)輻射線的第二部分配置為電形聯接天線。所述配置可使得所述第一部分(完全或部分地暴露到電子通量)使其至少區(qū)域適合于響應于所述外部輸入信號而產生所述電子通量的電子。輸入信號可以為從各電極(或其部分)引起所述電子通量的發(fā)射的光場。THz收發(fā)機裝置可以配置為使得天線輻射部分中的電流沿相反的方向傳播。裝置因此作為單極天線工作。在一些其它實施方案中，第一部分和第二部分為相同電極的集成部分。這兩個部分可以為相同或不同的幾何形狀和/或形狀和/或材料構成。具有這兩個部分的電極相對于另一電極容納以使第一部 分位于電極之間的腔的接口處，并且第二部分更遠離腔。在一些實施方案中，作為THz輻射線的收發(fā)機工作的第二部分與來自在二者之間限定腔的所述兩個電極的相同電極相關。第二部分可具有例如V形狀。THz收發(fā)機裝置可以配置為使得第二部分中的電流沿相同的方向傳播，從而作為雙極天線工作。所述配置可使得兩個電極中的每個包括所述第一和第二集成部分，其中電極中的一個的第一部分暴露到用于朝向另一電極的第一部分發(fā)射電子通量的外部輸入信號(例如，光場)。優(yōu)選地，在二者之間限定用于電子通量傳播的腔的兩個電極布置為使得電極中的一個的第一部分與另一電極的第一部分對準。換言之，兩個電極的第一部分位于腔軸線處。在其它一些實施方案中，第二部分具有分別位于所述兩個電極中的兩個單獨區(qū)域。在又一實施方案中，所述第二部分的至少區(qū)域在空間上與第一部分分開。在這種情況下，通過第二部分的所述至少區(qū)域的電流為通過所述第一部分中的電流感應的電流。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，所述電極布置包括光陰極和陽極，光陰極適合于響應于外部光場發(fā)射電子通量。如上所述，光陰極和陽極中的一個或兩個可以具有第一部分和第二部分；或者第二部分可以與光陰極和陽極間隔開。優(yōu)選地，所述裝置包括在與陽極的平面間隔開的平面中攜載光陰極的襯底以在兩個電極之間限定所述自由空間電子傳播腔。根據本發(fā)明的另一方案，提供高頻輻射線收發(fā)機，所述高頻輻射線收發(fā)機包括電極布置，所述電極布置包括光陰極電極和沿著腔軸線與所述光陰極電極間隔開的陽極電極，所述電極布置限定第一部分和第二部分，第一部分響應由來自光陰極的電子發(fā)射產生的電子通量且因此可作為使電流流過第二部分的天線供給端口工作，并且第二部分配置為天線輻射部分且可響應于通過高頻輻射線的發(fā)射而流過其中的所述電流且響應于外部高頻輻射信號以實現通過其中的電流的變化而作為天線輻射部分工作。根據本發(fā)明的又一方案，提供高頻輻射線發(fā)射器，所述高頻輻射線發(fā)射器包括以二者之間限定用于電子的自由空間傳播的腔的小間隙容納的至少兩個電極，所述至少兩個電極中的至少一個配置為響應于外部輸入光信號而發(fā)射電子通量，所述至少兩個電極中的至少一個具有分別較靠近所述間隙和較遠離所述間隙的第一部分和第二部分，第一部分暴露到所述電子通量且可作為電流源工作從而用作天線供給端口，并且第二部分配置為天線輻射部分且可作為天線輻射部分工作，天線輻射部分用于發(fā)射由第一部分中的電流引起的高頻輻射線。


為了理解本發(fā)明且明白如何可在實際中實施，現在參考附圖僅通過非限制性實施例的方式來描述實施方案，其中圖1為根據本發(fā)明的實施方案的高頻收發(fā)機裝置的示意性圖解；圖2更具體地示出了與單極配置對應的在本發(fā)明的裝置中的電極布置和天線配置的實施例；圖3A和3B示出了適合用于提高裝置效率的根據本發(fā)明的實施例的電極布置的俯視圖和側視圖； 圖4示出了旨在解決陽極_陰極距離問題的電極布置的構造的另一可能實施例；圖5A至5C將本發(fā)明和常規(guī)方法的天線結構的電形聯接構造的操作進行比較，其中圖5A示出了與常規(guī)電形聯接天線方法中使用的電形聯接中心并行連接的AC電源的極， 圖5B示出了電形聯接天線構造在與光發(fā)射裝置集成的同時的操作，并且圖5C示出了由在圖5B的單極電形聯接構造中流動的對稱電流得到的瞄準線(0度)上的陷波效應；圖6示出了電極布置的實施例，其中天線的“翼”形成V形，而第一部分由V形構造的頂點限定；圖7A至7C示出了根據本發(fā)明的電極布置的另外三個實施例，其中天線部分分布在陰極和陽極電極之間；圖8示出了電極布置的又一實施例，其中天線部分實現為特別與包含第一部分的電極分開的單獨電極。
具體實施例方式參考圖1，圖1示例了使用本發(fā)明的天線結構的THz收發(fā)機裝置20。在本實施例中，裝置20與真空管或室相關聯。裝置20包括通常表示為12的電極布置，所述電極布置由以間隔開的關系容納的兩個或多個電極形成，在本實施例中示出了兩個這樣的電極12A、 12B，兩個電極12A、12B沿著腔軸線CA在二者之間限定了用于電子的自由空間傳播的腔15。 這些電極中的至少一個，在本實施例中為電極12A，旨在暴露到外部輸入光信號(光場)18 以響應于所述輸入信號朝向另一電極12B發(fā)射電子通量19。因此，電極12A為可通過輸入光信號工作的光陰極，從而向腔15中提供輸出電子通量19?？紤]到高頻收發(fā)機，可利用脈沖模式或連續(xù)波(CW)模式的外部光場通過利用光陰極12A中的光混頻原理來產生電子通量，從而產生與用于供給天線的高頻對應的電子通量。例如，輸入光場可以為與要獲得的高頻發(fā)射對應的值彼此不同的兩種不同波長的兩個光束(例如，由DFB激光器產生)的形式?？蛇x擇地，脈沖模式激光器可用作輸入光場的源， 從而使得從光陰極12A產生超短脈沖的電子通量。在本非限制性實施例中，使用了光陰極12A的背光照射。光陰極位于光透襯底 13A(光學窗口)上且通過光透襯底13A暴露到外部光場18。然而，應當理解的是，光陰極可通過前側照射而被激勵，所述前側照射例如包括光陰極12A的直接照射和/或來自陽極電極12B的反射。如圖中所示，陽極12B位于其襯底13B上，襯底13B可以例如為透明的。光陰極12A和陽極12B之間的間隙(腔)15由適當的密封結構17進行真空密封。 適當地選擇間隙15的尺寸(優(yōu)選地小于1微米，且通常不超過幾微米)，以使能按期望地從天線獲得高功率輸出。為此目的，間隙尺寸應當優(yōu)選地滿足諸如陰極和陽極之間的空間電荷效應和電子發(fā)射時間這樣的條件的要求。更特別地，應當使空間電荷效應最小化，并且應當使電子電流信號線性地對應于已通過其產生電子通量的輸入光密度的輪廓。在CW模式的情況下，電子發(fā)射時間應當優(yōu)選地比拍頻信號的周期短得多；并且在脈沖模式的情況下， 電子發(fā)射時間應當比脈沖寬度短得多。如下面關于本發(fā)明的多個實施例更進一步具體描述的，本發(fā)明的天線結構具有供給端口( “天線供給端口”)，所述供給端口在本發(fā)明中由陰極-陽極腔構成，并且本發(fā)明的天線結構具有耦合到所述供給端口且位于陰極-陽極腔外部的天線輻射結構。天線輻射結構可以耦合到陰極和/或陽極電極。因此，本發(fā)明提供了基于電子發(fā)射(通常稱為基于光發(fā)射)的電極布置，所述電極布置限定了功能不同的第一電極部分和第二電極部分、供給端口和天線輻射結構。在圖1的實施例中，天線輻射結構為陽極電極12B的部分。更具體地，功能不同的第一電極部分和第二電極部分均為陽極部分第一部分P1 (天線供給端口)暴露到電子通量19且作為通過第二部分P2(天線輻射結構)的電流源工作。部分P2工作以用于發(fā)射由通過其中的電流引起的THz輻射線或者用于接收可由天線供給端口 P1的最終電場變化識別(檢測)的THz輻射線。應當注意的是，在這樣的配置中，天線輻射部分P2位于真空管內，作為電極布置12的部分。在這種情況下，至少襯底13B是由為了 THz輻射而透明的材料制成的。如下文將示例的，光陰極和陽極電極中的任一個可以并入這樣的第一部分和第二部分(天線供給部分和天線輻射部分)中的一個或者它們中的兩個。換句話說，基于光發(fā)射的電極布置12中的任意一個或多個電極可配置為天線輻射部分。返回到圖1中的實施例，電極布置的第二部分P2配置為環(huán)繞天線供給端口 P1的平面型天線輻射部分。如該圖中進一步示出的，電磁透鏡26可以用于陽極12B的外側處以改進電磁輻射到自由空間的耦合。應當注意的是，根據本發(fā)明，天線輻射部分P2可以位于光電管的內部并且可以由陰極或陽極或陰極和陽極二者的部分，如下面進一步示例的?？梢灾T如光刻、金屬噴鍍等任何公知方式使天線輻射部分P2與電極布置一體形成。例如，包含電極的天線可以印制在襯底上。通常，包括天線供給端口 P1W基于電子發(fā)射(基于光發(fā)射)的電極布置可以產生受光發(fā)射機構限制(物理限制)的任何期望頻率的AC電流，并且因此天線輻射部分P2將發(fā)射包括例如THz、微波的各頻率的輻射線。參考圖2，圖2示出了本發(fā)明的THz天線200的構造的更具體實施例。為了便于理解，相同的附圖標記用于識別在所有的實施例中共用的部件。天線200并入真空光電管中并且包括電極布置12，電極布置12包括光陰極12A和與陰極12A間隔開一定小距離的陽極 12B，光陰極12A和與陰極12A在二者之間限定小間隙15，間隙15形成了具有腔軸線CA的電子通量傳播腔。陰極12A(或其至少部分)暴露到光場18。在該實施例中，陽極12B具有第一集成部分P1和第二集成部分P2，其中部分P1為天線供給端口的部分，并且部分P2為天線輻射部分。電極布置與電壓供給單元V相關聯。在本實施例中，負極連接至光陰極12A， 并且正極連接至陽極12B的天線輻射部分P2。因此，光場18與光陰極12A的交互作用引起了從光陰極12A朝向陽極的第一部分P1的電子通量19的發(fā)射，這使得相應的電流通過天線輻射部分P2。因此，THz發(fā)射可通過陽極的所述部分P2產生。應當理解的是，本發(fā)明提供了用于將天線直接并入THz發(fā)生器的基于光發(fā)射的電極布置內(在圖2的本實施例中，天線位于襯底13B的內表面上的陽極平面處)，從而避免與電連接器(等THz信號從電極布置攜載到外部天線)相關聯的電能損耗。特別地，當考慮使用短波長信號(波長在Imm和30 μ m之間)時，天線輻射部分應當盡可能地靠近其供給端口(優(yōu)選地，以比波長短得多的距離)。如上所述，天線20的效率主要取決于陽極_光陰極距離(間隙尺寸)。這與電荷屏蔽和發(fā)射時間效應相關聯。更具體地，隨著距離增加，在不同時隙期間發(fā)射的更多電子在光陰極和陽極之間的間隙中保持在光電管中穿行，從而對間隙進行不利地充電且阻礙從陰極進一步發(fā)射電子。而且，隨著距離增加，發(fā)射的電子必須經由較長的路徑到達陽極，從而在陽極電極和陰極電極中感應出電流。當電子的發(fā)射時間等于照射輪廓(在CW模式的情況下為周期性的，或者在脈沖模式的情況下為脈沖寬度)的特定參數時，通過裝置的總的 AC電流大幅度地減少。因此，優(yōu)選的是，為了實現天線的高供給效率，由所述電子通量橫穿的陽極12B和光陰極12A之間的距離(間隙尺寸)應當足夠短以防止或至少顯著地減小空間電荷效應且調節(jié)電子發(fā)射時間，如上文模式的。另一方面，陽極和陰極之間的太短距離可能使得陽極_陰極電容增加，這反過來將降低輻 射功率。因此，天線輻射部分P2優(yōu)選地與由對準(沿著腔軸線)的陰極電極和陽極電極形成的電容器適當地間隔開。參考圖3A和圖3B，圖3A和圖3B示出了根據具體的而非限制性的實施例的電極布置的俯視圖和側視圖，所述電極布置適用于本發(fā)明用于提高天線效率。如圖中所示，陽極 12B具有第一部分P1 (天線供給端口)、第二部分P2 (天線輻射部分)和耦合部分12C。天線供給端口 P1位于與光陰極12A平面緊鄰的平面中，并且天線輻射部分P2位于處于與光陰極 12A平面間隔較大距離的平面中的陽極12B的凹槽區(qū)域22中。耦合部分12C旨在提供輻射部分P2的恰當激勵。通常，選擇供給部分P1相對于光陰極的位置以優(yōu)化供給效率，而輻射部分P2與金屬化的陰極平面適當的間隔開以優(yōu)化輻射效率。例如，對于處于THz頻率的裝置的恰當操作，陰極和陽極的第一部分P1 (供給端口)以二者之間約0.5μπι的距離(間隙)定位，而第二部分P2 (輻射部分)與陰極平面間隔開約20 μ m的距離。需要記住的是， 雖然天線靠近金屬平面放置，但是天線不能夠進行高效地輻射，顯然，該構造顯著地減少了空間電荷和發(fā)射時間效應，而不降低輻射效率。應當注意的是，這些圖中所示的陽極電極的構造可以同樣在陰極中實現。還應當注意的是，陽極凹槽22可以由突起替代，在為突起的情況下突起壁用作所述耦合部分12C。在圖中，天線具有V形電形聯接構造，下面將進一步描述V形電形聯接構造的用途。參考圖4，示出了旨在解決陽極-陰極距離問題的電極構造的另一可能實施例。在該實施例中，電極中的至少一個(例如，陽極12B)具有格柵狀構造，而具有大致圓形形狀的陰極完全呈現出重合的第一部分和第二部分(供給部分和輻射部分)P1和&。第二部分&(天線輻射部分)用作側供給圓圈天線(或V形電形聯接天線)且通過窄線導體C連接至電源 (未示出)，提供陽極和陰極之間所需的電位差。陽極12B的這種格柵形狀減小了陽極-陰極的電容，因此減小了陽極板面積。由于電容較低，可以利用較小的陽極_陰極距離，這反過來將提高效率。格柵可以例如具有入\20的線寬和約λ \4的線節(jié)距。陽極-陰極距離可以為λ\20。返回到圖2，發(fā)射/接收THz輻射線的天線輻射部分P2配置為電形聯接天線。在該連接中，現在參考圖5Α至圖5C，圖5Α至圖5C示出了與常規(guī)方法相比在本發(fā)明的一些實施方案中如何使用電形聯接天線。如圖5Α所示，根據常規(guī)的電形聯接天線方法，AC電源的兩極并行地連接至電形聯接中心(例如，三角形之間)。相反地，在圖5Β的構造中，DC電源V使其一個極連接至電形聯接天線的周緣處的區(qū)域(寬區(qū)域)，該區(qū)域可實際上形成天線輻射部分P2,并且DC電源V 使其另一個極連接至陰極12Α，陰極12Α與電形聯接結構的中心部分對準，并且因此中心部分用作供給端口 Pi。電子通量與第一部分P1的交互作用為第二部分P2提供了在THz范圍內的AC電流。因此，在電形聯接天線的常規(guī)雙極構造(圖5A)中，通過天線的電流沿相同的方向流動。根據本發(fā)明的原理操作類似的電形聯接布置(圖5B)(即，將電形聯接布置與光發(fā)射裝置一體形成)將使得電流沿不同的方向從第一部分(供給端口)Pi流到第二部分(天線輻射部分)P2。輻射部分P1因此作為單極天線工作。如圖5B中 的該具體而非限制性實施例中所示，流過單極電形聯接的電流是對稱的。由于該對稱電流，發(fā)射的輻射線的角分布在瞄準線(0度)上具有陷波，如圖5C中所示。返回到圖2，如果使用常規(guī)幾何形狀的電形聯接天線，則進一步配置為提供流過其中的不對稱電流以消除或至少顯著地減少陷波問題。用于這種構造的實施例示于圖6中， 其中天線的“翼”(限定輻射部分P2)形成V形，供給端口 P1由該V形構造的底(頂點)限定。這可能使得角分布在0度處最大。如上所述，光陰極和陽極中的每一個可以設計為具有功能不同的第一部分和第二部分。在該連接中，參考圖7A至圖7C。在這些實施例中，陰極12A具有有源區(qū)域AR，當有源區(qū)域AR暴露到光18時發(fā)射電子通量19。陰極的該有源區(qū)域AR用作天線供給區(qū)域P1C。 陰極進一步包括第二輻射部分P2e，第二輻射部分P2e形成為第一部分遠離電子通量19的路徑的延伸部。陽極12B具有與陰極類似的幾何形狀，即限定了第一集成部分和第二集成部分Pia和P2A。第一陽極部分Pia與第一陰極部分Pie對準，從而在二者之間限定電子通量通過腔的傳播路徑和間隙尺寸。第二陽極部分和第二陰極部分P2a和P2e從各第一部分Pie和 Pia延伸出且從所述電子路徑朝向相反的方向延伸。在圖7A的實施例中，與圖7B和圖7C的實施例中的相比，各第一部分Pia和Pie的尺寸相對小(點狀區(qū)域)。如上所述，這些部分要在它們之間對準。與圖7A中的構造相比，通過圖7B中的構造更易于實現這種對準，甚至通過圖7C中的構造更易于實現。一般地講，適當地增大第一部分(天線供給端口)的尺寸為對準精度要求提供了更大的靈活性(然而， 應當記住的是這可能增大電極的電容)。還應當注意的是，在上述實施例中，陰極不是陽極中的天線的接地平面，而是天線的部分，因此不存在由接地平面引起的效率損耗，除了陽極和陰極的重疊部分之間的電容之外。如圖中所示，在這些實施例中，第二、輻射部分(實現所述電形聯接天線)分布在陰極12A和陽極12B之間，并且通過天線輻射部分的電流沿相同的方向流動，從而對應于雙極天線構造。結果，發(fā)射的輻射線在期望方向上具有最大值。在圖8中示出了本發(fā)明的另一可能實施例，不存在陷波相關的問題。在該實施例中，電極布置12將天線輻射部分P2限定為特別與包含電極的第一、供給部分P1分開且相關聯的單獨電極12D，在本實施例中第一、供給部分P1為光陰極12A。光陰極12A(具有例如矩形形狀)具有響應于入射光而發(fā)射電子通量的有源區(qū)域AR，并且其自身提供電極布置12 的天線供給部分Pi。使用這種電極布置的天線的電路示意性地示于圖中，其中未具體示出陽極12B，但是應當理解的是，陽極12B位于陰極有源區(qū)域的上方或下方。這里，DC電壓供給連接至供給部分Pi。因此，來自有源區(qū)域AR的電子通量(未示出)產生通過第一部分P1 的電流E，這反過來使得在第二部分P2中感應出電流，從而供給天線輻射部分P2。這樣感應的電流沿相同的方向在兩部分天線P2中流動。在該具體的、非限制性實施例中，供給部分P1由位于電形聯接天線輻射部分P2的內部且與電形聯接天線 輻射部分P2分離的陰極矩形 (λ/2或λ/4)構成。應當理解的是，天線輻射部分的幾何形狀不限于電形聯接天線的幾何形狀，同時第一部分的內部可以為任何適當的幾何形狀和形狀。
權利要求
1.一種高頻輻射線收發(fā)機，包括電極布置，其包括兩個或多個電極，以間隔開的關系容納所述兩個或多個電極中的兩個，所述兩個電極在二者之間限定用于電子的自由空間傳播的腔，其中所述兩個電極中的一個配置為響應于外部輸入光信號而朝向另一電極發(fā)射電子通量，所述兩個或多個電極配置為限定第一電極部分和第二電極部分，第一部分使其至少區(qū)域暴露到所述電子通量且可作為在所述第二部分中產生引起電流的天線供給端口工作，并且第二部分配置為天線輻射部分且可作為所述天線輻射部分工作。
2.根據權利要求1所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，所述電極布置配置為真空管，所述腔處于真空條件下。
3.根據權利要求1所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，所述供給端口比所述天線輻射部分較靠近所述腔的軸線定位。
4.根據權利要求1所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，天線供給端口和天線輻射部分之間的距離小于λ/10，λ為通過所述天線輻射部分發(fā)射/接收的輻射線范圍的平均波長。
5.根據權利要求1所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，所述兩個電極配置為在二者之間具有實質上小的電容。
6.根據權利要求5所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，所述至少兩個電極中的至少一個配置為導電柵極。
7.根據權利要求6所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，柵極具有約λ\20的線寬和約 λ \4的線節(jié)距，沿著腔軸線所述兩個電極之間的距離約為λ\20，其中λ為通過所述天線輻射部分發(fā)射/接收的輻射線范圍的平均波長。
8.根據權利要求1所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，所述天線輻射部分配置為電形聯接天線。
9.根據權利要求1所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，所述第一部分和第二部分為相同的電極的集成部分。
10.根據權利要求1所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，所述第二部分與所述兩個電極的相同電極相關聯。
11.根據權利要求9所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，所述第二部分配置為V形部分。
12.根據權利要求9所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，第二部分中的電流沿相反的方向傳播，所述收發(fā)機因此作為單極天線結構工作。
13.根據權利要求1所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，所述兩個電極中的每一個包括所述第一和第二集成部分，兩個電極中的一個的第一部分暴露到所述外部輸入光信號，用于朝向所述兩個電極中的另一個的第一部分發(fā)射電子通量。
14.根據權利要求13所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，兩個電極中的一個的第一部分沿著所述腔的軸線與兩個電極中的另一個的第一部分對準，用于在二者之間進行電子通量傳播。
15.根據權利要求1所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，所述第二、天線輻射部分具有兩個單獨區(qū)域，天線輻射部分的一個區(qū)域位于所述兩個電極中的一個中，且另一個區(qū)域位于另一個電極中。
16.根據權利要求1所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，所述第二部分的至少區(qū)域在空間上與第一部分分離，通過第二部分的所述至少區(qū)域的電流被所述第一部分中的電流感應。
17.根據權利要求13所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，第二部分中的電流沿相同的方向傳播，所述第二部分因此作為雙極天線輻射部分工作。
18.根據權利要求14所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，第二部分中的電流沿相同的方向傳播，所述第二部分因此作為雙極天線輻射部分工作。
19.根據權利要求15所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，第二部分中的電流沿相同的方向傳播，所述第二部分因此作為雙極天線輻射部分工作。
20.根據權利要求16所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，第二部分中的電流沿相同的方向傳播，所述第二部分因此作為雙極天線輻射部分工作。
21.根據權利要求1所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，所述兩個電極包括光陰極和陽極，所述光陰極適合于響應于外部光信號而發(fā)射電子通量。
22.根據權利要求21所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，第一部分和第二部分為光陰極或陽極的部分。
23.根據權利要求21所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，陽極和陰極中的每一個包括第一部分和第二部分，從而限定兩個第一部分和兩個第二部分，兩個第一部分一起構成所述天線供給端口，并且兩個第二部分一起構成天線輻射部分。
24.根據權利要求23所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，陰極的第一部分沿著腔軸線與陽極的第一部分對準。
25.根據權利要求21所述的高頻輻射線收發(fā)機，其中，第二、天線輻射部分位于電極布置的附加電極中，所述附加電極與光陰極和陽極電極間隔開，所述第二部分中的電流被位于與所述附加電極間隔開的電極中的第一部分中的電流感應。
26.根據權利要求21所述的高頻輻射線收發(fā)機，包括襯底，所述襯底將光陰極承載在與陽極的平面間隔開的平面中，以在二者之間限定所述自由空間電子傳播腔，光陰極和陽極中的至少一個包括所述第一和第二集成部分。
27.—種高頻輻射線收發(fā)機，其包括電極布置，所述電極布置包括光陰極電極和沿著腔軸線與所述光陰極電極間隔開的陽極電極，所述電極布置限定第一部分和第二部分，第一部分響應由來自光陰極的電子發(fā)射產生的電子通量且因此可作為引起流過第二部分的電流的天線供給端口工作，并且第二部分配置為天線輻射部分且可作為天線輻射部分工作， 通過高頻輻射線的發(fā)射響應于流過其中的所述電流，并且響應于外部高頻輻射信號以實現通過其中的電流的變化。
28.—種高頻輻射線發(fā)射器，其包括限定用于電子的自由空間傳播的腔的以二者之間有小間隙容納的至少兩個電極，所述至少兩個電極中的至少一個配置為響應于外部輸入光信號而發(fā)射電子通量，所述至少兩個電極中的至少一個具有分別較靠近所述間隙和較遠離所述間隙定位的第一部分和第二部分，第一部分暴露到所述電子通量且可作為電流源工作，從而用作天線供給端口，并且第二部分配置為天線輻射部分且可作為天線輻射部分工作，用于發(fā)射由第一部分中的電流引起的高頻輻射線。
全文摘要
提供高頻輻射線收發(fā)機。所述收發(fā)機包括電極布置，所述電極布置包括兩個或多個電極，其中以間隔開的關系容納所述電極中的兩個，兩個電極在二者之間限定用于電子的自由空間傳播的腔。所述兩個電極中的一個配置為響應于外部輸入光信號而朝向另一電極發(fā)射電子通量。所述兩個或多個電極配置為限定第一部分和第二部分，第一部分使其至少區(qū)域暴露到所述電子通量且可作為在所述第二部分中引起電流的天線供給端口工作，并且第二部分配置為天線輻射部分且可作為天線輻射部分工作。
文檔編號H04B1/40GK102404019SQ201110166938
公開日2012年4月4日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權日2010年6月21日
發(fā)明者L·哈比卜, R·戴西 申請人:諾瓦特安斯集團有限公司