[发明专利]电磁波透射增强装置

说明书

技术领域

本发明涉及电磁波技术领域，尤其涉及一种电磁波透射增强装置。

背景技术

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。

发明内容

鉴于此，本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明实施例2电磁波透射增强装置的正向示意图；

图2为本发明实施例2电磁波透射增强装置的侧向示意图；

图3为本发明实施例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为本发明实施例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为本发明实施例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发明的一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

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。