[发明专利]一种基于面激元辐射模式的表面沟槽结构

摘要

一种基于面激元辐射模式的表面沟槽结构，首先确定该表面沟槽结构实现聚束(beaming)效应的工作频率f；然后选择金属板材料；在金属板中央区域开一亚波长孔径(半径为r)或狭长缝隙(宽度为w)。接着在金属板的出射面(或同时在入射面和出射面)，排布若干周期沟槽结构，沟槽的周期为gp，深度为gd以及宽度为gw，第一个沟槽距离金属缝隙中央的距离为gp1，此外在相邻金属沟槽之间加载介电常数为ε，厚度为t的介质。本发明与传统亚波长周期沟槽结构相比，具有更紧凑的口径尺寸和更高的定向辐射强度，此外在其表面还支持一种面激元辐射模式，即相邻沟槽间的平面将作为次级辐射源区域，将表面电磁能量二次向自由空间辐射。

主权项

一种基于面激元辐射模式的表面沟槽结构，其特征在于：所述表面沟槽结构的制作如下：(1)确定表面沟槽结构实现聚束效应的工作频率f，波长为λ；(2)选择金属板，所述金属板的厚度为h，h的大小满足实际加工要求：对于仅出射面加载沟槽结构时，λ＞h＞gd；对于出射面与入射面同时加载沟槽结构时，λ＞h＞2×gd；gd为沟槽的深度；(3)在所述金属板的中央开一亚波长孔，孔的半径r＜0.5λ，或开一狭长缝隙，缝隙宽度w＜0.2λ，采用平面波对该孔或狭长缝隙进行激励；(4)对于亚波长孔径的金属板而言，在孔的出射面或同时在入射面和出射面的亚波长孔径周围排布N个环形周期沟槽结构；而对于狭长缝隙的金属板而言，在狭长缝隙的出射面或同时在入射面和出射面的狭长缝隙两端对称排布N个周期沟槽结构；上述两种情况中，沟槽的周期为gp，深度为gd，宽度为gw，第一个沟槽距离金属缝隙中央的距离为gp1；所述沟槽周期gp为0.4λ‑0.75λ，沟槽深度gd为0.05λ‑0.25λ，沟槽宽度gw为0.05λ‑0.15λ，第一个沟槽距离金属缝隙中央的距离gp1＜0.6λ；(5)在相邻沟槽结构之间加载介电常数为ε，厚度为t的介质；此时基于面激元辐射模式的表面沟槽结构设计完成；(6)根据所设计沟槽结构的尺寸，选择适当的加工手段。对于微米纳米级的沟槽结构，需要采用微纳加工技术进行制作，对于毫米或更大尺寸的沟槽结构，可以利用数控线切割或数控铣床加工及印刷电路板制版技术进行制作。