基于自准直干涉效应的定向辐射器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于自准直干涉效应的定向辐射器，光子晶体中的定向辐射就是利用其导带特性，加上人为的结构设计使得发散的波束能量沿着某些特定方向传播，实现定向发射。
【背景技术】
[0002]利用光子晶体的共振腔结构产生的共振缺陷态以及光子晶体带边态可以获得定向辐射。随后，基于光子晶体表面波和小折射率的定向声辐射也相继报道。光子晶体自准直效应是在不借助非线性效应并且不引入常用的光子晶体线缺陷波导情况下，某角度范围内的波束入射到光子晶体中时，波束能够克服发散或衍射效应实现几乎完全准直的传输特性。但是利用光子晶体的自准直干涉效应实现定向辐射的研宄的几乎没有。
【实用新型内容】
[0003]实用新型目的:针对上述现有技术存在的问题和不足，本实用新型的目的是提供一种结构简单，实现方便的基于自准直干涉效应的定向辐射器，利用波束在正方点阵结构中Γ M方向可以实现完全准直的传输，而在r X方向具有完全的反射效果；设计三角形点阵结构，实现两束自准直波束的相互干涉，实现波束的定向辐射效应。
[0004]技术方案:为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案为一种基于自准直干涉效应的定向辐射器，包括设有通孔的基材和由多个三氧化二铝柱体组成的介质型光子晶体，所述三氧化二铝柱体位于通孔中。
[0005]进一步的，所述三氧化二铝柱体的形状为圆柱体。更进一步的，所述圆柱体的高度为10mm，其半径根据实际需要设定。
[0006]进一步的，所述基材的介电常数介于1.0和1.18之间。更进一步的，所述基材为泡沫基材。
[0007]进一步的，所述基材的上表面和下表面分别设有金属板，其大小、形状可同光子晶体阵列一致。更进一步的，所述金属板为矩形金属板。更进一步的，所述金属板为铝板。
[0008]进一步的，所述三氧化二铝柱体的高度与所述基材的厚度相同。
[0009]进一步的，所述三氧化二铝柱体构成规则形状的阵列。更进一步的，所述三氧化二铝柱体构成正方形的阵列(系指相邻的四个三氧化二铝柱体构成正方形的阵列，而非所有的三氧化二铝柱体构成正方形的阵列)。
[0010]进一步的，点源一侧的所述三氧化二铝柱体为三角结构。更进一步的，所述三角结构为直角等腰三角形。更进一步的，所述点源的位置固定，位于中线上左数第三和第四个三氧化二铝柱体的中间位置。
[0011]有益效果:本实用新型可以应用三氧化二铝材料实现基于自准直干涉效应的定向辐射器。这种波导不仅具有较高定向辐射效能、未使用线缺陷等优点，而且还有结构简单，成本低廉，易于实现等优势。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的结构示意图；
[0013]图2 Ca)为布里渊区各点标示图，图2 (b)为三氧化二铝体柱构成的能带图；
[0014]图3为所述图2 (b)中自下而上第一条能带对应的等频图；
[0015]图4为X方向1a和70 a位置处的归一化能流密度对比图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0017]本申请受淮安市信息功能材料研宄重点实验室开放课题、国家级2014年大学生创新创业训练计划项目(项目批准号:201410323018)和江苏省2014年大学生实践创新训练计划项目(项目批准号:201410323018Z)，校优秀人才计划项目支持。
[0018]以下波导的性能仅是针对采用三氧化二铝材料优化后的结果，若采用别的介质型材料组成的光子晶体，基于本发明原理和结构进行尺寸上的优化后也能得到。
[0019]如图1所示，本实用新型为一种基于自准直干涉效应的定向辐射器，本实施例中，其主要包括阵列三氧化二铝体柱2构成的介质型光子晶体(简称“光子晶体”)和泡沫材质的基材3，基材3设有通孔，三氧化二铝体柱2位于所述通孔中，三氧化二铝体柱2的形状为圆柱体。光子晶体为四方点阵，晶格常数a为10_，圆柱体的半径为2_。左侧为等腰直角形结构，右侧为波束出射方向。I为点源所在位置，位于中线上左数第三和第四个三氧化二铝柱体2的中间位置。图1中已经标注了 X轴和Y轴的坐标方向，箭头指向的方向是正方向，X=O的直线经最右侧一列圆柱的圆心，Y=O的直线经最中间一行圆柱的圆心，并且两线交点即为坐标原点。
[0020]图2(a)示出了布里渊区各点标示；图2 (b)示出了上述参数所计算的能带图，图3为所述图2 (b)中自下而上第一条能带对应的等频图；可以看出自准直传输的频带为8.7GHz附近。在正方形光子晶体点阵中自准直传输的方向为Γ M方向，Γ X方向具有完全的反射。当将正方形光子晶体点阵组成如图1所示结构时，可以实现两束自准直波形向右定向传播。其中Kx和Ky分别为波矢K的X方向和y方向分量，单位为a/p。
[0021]点源的辐射能量只向右传输，并且传输(辐射)距离较远，在10a处能量没有明显展宽。
[0022]图4为X方向1a和70 a位置处的归一化能流密度对比图，图中的y Ca)表示在Y方向的数值，单位为晶格常数a。从图中，我们可以发现实线上两个主峰为两束自准直波束的能量，他们相距1a左右的距离。在辐射过程中产生干涉，生成如图虚线所示的波峰，向右定向辐射。波束的总宽度没有明显展宽。
【主权项】
1.一种基于自准直干涉效应的定向辐射器，其特征在于，包括设有通孔的基材和由多个三氧化二铝柱体组成的介质型光子晶体，所述三氧化二铝柱体位于通孔中。
2.根据权利要求1所述基于自准直干涉效应的定向辐射器，其特征在于，所述三氧化二铝柱体的形状为圆柱体。
3.根据权利要求1所述基于自准直干涉效应的定向辐射器，其特征在于，所述基材的介电常数介于1.0-1.18之间。
4.根据权利要求1所述基于自准直干涉效应的定向辐射器，其特征在于，所述基材的上表面和下表面分别设有金属板。
5.根据权利要求1所述基于自准直干涉效应的定向辐射器，其特征在于，所述三氧化二铝柱体的高度与所述基材的厚度相同。
6.根据权利要求1所述基于自准直干涉效应的定向辐射器，其特征在于，所述三氧化二铝柱体构成规则形状的阵列。
7.根据权利要求6所述基于自准直干涉效应的定向辐射器，其特征在于，所述三氧化二铝柱体构成正方形的阵列。
8.根据权利要求1所述基于自准直干涉效应的定向辐射器，其特征在于，点源一侧的所述三氧化二铝柱体为三角结构。
9.根据权利要求8所述基于自准直干涉效应的定向辐射器，其特征在于，所述三角结构为直角等腰三角形。
10.根据权利要求8所述基于自准直干涉效应的定向辐射器，其特征在于，所述点源的位置固定，位于中线上左数第三和第四个三氧化二铝柱体的中间位置。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于自准直干涉效应的定向辐射器，包括设有通孔的基材和由多个三氧化二铝柱体组成的三角形结构的光子晶体,所述三氧化二铝柱体位于通孔中。所设计的三角形结构利用光子晶体产生自准直波束，并且能相互干涉，实现信号源的单向高定向辐射。本实用新型结构简单，实现方便。
【IPC分类】G02B6-122
【公开号】CN204536587
【申请号】CN201520254163
【发明人】周平, 李珊珊, 孙慧玲
【申请人】淮阴师范学院
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月24日