专利名称：铁电透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于对入射在透镜上的电磁波的离开方向进行引导(steering)的透镜，所述透镜包括至少具有第一主表面的铁电材料的主体，以及与所述铁电主体的所述第一主表面相邻的第一变换器(transformer)。该透镜还包括用于在所述主体内的第一方向上创建第一DC场的装置，并且入射电磁波将通过所述变换器进入或离开所述透镜。
背景技术：
铁电材料具有这样一种介电常数，该介电常数在该材料中感应出DC场的情况下可以改变。该性质已经被用来制造用于对电磁波束(例如天线波束)进行电引导的铁电材料的透镜，该波束是入射在该透镜上的电磁场的来自该透镜的“输出”。
从IEEE Transactions on Antennas and Propagation，pp 458-468，volume 47，no 3 1999，“Voltage-Controlled Ferroelectric Lens PhasedArrays”中可知由铁电材料制成的、用于对入射在透镜上并离开该透镜的波束的离开方向进行电引导的透镜。
该论文中讨论的器件的缺点在于设计的复杂性和价格。该器件使用了多个填充有铁电材料的传统波导，以及会增加该器件的成本的输入/输出匹配部。
从33rdEuMC WS6 proceedings，pp 79-82可知另一种铁电波束引导透镜。该论文中讨论的器件的缺点看上去应该是非常高的充电时间常数，以及驱动该透镜所需的非常高的电压(20kV的量级)。另外，该论文中所公开的大面积铁电板(透镜)的制造非常复杂，很难以可接受的密度和均匀性制造出所设计的大尺寸(＞5×5cm2)板。
发明内容
因此，需要一种较之目前已知的铁电透镜更廉价、更简单的用于对入射电磁波束的输出方向进行引导的铁电透镜。另外，这种新的透镜还应该较之目前已知的透镜需要更低的驱动电压。
本发明解决了这些需求，因为本发明公开了一种用于对入射在透镜上的电磁波的离开方向进行引导的透镜，该透镜包括至少具有第一主表面的铁电材料的主体，还包括与所述铁电体的所述第一主表面相邻的第一变换器。
电磁波会通过变换器进入和离开透镜，因此透镜还包括用于在所述主体内的第一方向上创建第一DC场的装置。
根据本发明，所述透镜的铁电材料的主体包括多个离散的铁电材料的板条(slab)，所述多个板条中的每个板条都还包括导电材料的第一和第二电极。另外，用于创建DC场的所述装置可以使用所述多个板条中的第一和第二电极在所述第一方向上创建梯度DC场，所述主体中的介电常数因此也在所述第一方向上呈现梯度，从而能够对离开电磁波进行引导，以低开销来提供设计灵活性。
因此，通过本发明，获得了由铁电材料制成的波束引导透镜，其较之以前所知的那些透镜制造起来更加廉价，并且从更详细的说明可以显见，较之以前所知的那些透镜，其还需要小得多的控制电压。
相应地，用于创建DC场的装置适于在基本上与所述主体的所述第一主表面平行的第一方向上创建所述第一DC场。
在本发明的优选实施例中，所述透镜还包括第二变换器，且铁电材料的所述主体具有第二主表面，第一和第二变换器中的每一个都被设置为与所述主体的主表面之一相邻，从而电磁波将通过其中一个变换器进入透镜并通过另一个变换器离开。
下面将参照附图更加详细地描述本发明，附图中图1示出了根据本发明的透镜的原理图，
图2以侧剖面图的形式示出了根据本发明的透镜，图3示出了本发明的透镜的第一实施例的主表面的剖面图，图4示出了本发明的透镜的第一实施例中的组件，图5示出了本发明的透镜的第二实施例的主表面的剖面图，图6示出了本发明的透镜的第二实施例中的组件，图7示出了本发明的第三实施例的侧剖面图，图8a和8b示出了图6的组件的变型，图9a和9b示出了本发明的版本，图10示出了本发明的更详细的实施例，图11a和11b示出了本发明的透镜的另选实施例，图12和13示出了根据本发明的透镜的另一另选实施例的版本。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明的透镜100的某些基本原理。如图中所示，本发明包括透镜100，透镜100又包括铁电材料体110。铁电材料的一个性质是当该材料受到DC场作用时该材料的介电常数ε可以改变。
如图1中示意性示出的，本发明的透镜包括用于创建要施加于铁电材料体110的DC场的装置140。如果在铁电体上或中创建的DC场不恒定，而是在至少一个方向上呈现梯度，则该铁电体的介电常数ε将根据该DC场的梯度而变化。
图1中示出了改变铁电材料体的介电常数的能力的一个应用平面电磁波150入射在体110的第一主表面上，入射方向为第一主平面的法向。该波通过第一主表面进入体110，而通过该体的第二主表面离开。
根据本发明，DC装置140用于在体110内的第一方向上创建DC场，图1中所示的方向用箭头表示并且与被表示为基本正方或矩形形状的该体的一个边缘平行。由DC装置创建的DC场的方向在图1所示的坐标系中是表示为“x”的方向，x轴与基本正方形体的所述边缘相一致。如上所述，本发明的透镜100中创建的DC场是梯度，因此在这种情况下，沿着该透镜的x方向创建了DC梯度。
图1中还示出了该梯度DC场的结果通过铁电体110的第一主表面以该第一主表面的法向为入射角进入该铁电体110的平面电磁波150通过该体的第二主表面以偏离法向Ω角度的方向离开。
入射波的离开方向可以通过在铁电体上施加梯度DC场而改变的事实意味着，根据本发明的透镜可用作波束引导器件。图1所示的器件100仅用于例示本发明的基本原理，下面将在说明书中更加详细地展示本发明。
图2示出了本发明的透镜200沿图1中的虚线II-II的剖面图与图1的透镜100相同，图2中的透镜200包括铁电材料的体210，下面将对其进行更详细的说明。体210还表现出第一主表面207。
另外，图1中未示出的是，图2的透镜200包括被设置为与铁电体210的第一主表面207相邻的匹配变换器220。变换器220的功能是方便电磁波在透镜和环境大气之间进入和离开，下面将对此进行更详细的说明。
因此，还应该适当地有一个波可以离开该透镜的变换器。这可以通过以下方式来实现使变换器220在波的期望进入表面和离开表面处围绕该透镜，即通过使第一变换器作为一个固体邻近件，或者如图2所示，通过使本发明的透镜200除了第一变换器220以外还包括第二变换器222，第二变换器被设置为与电磁波的期望离开表面相邻，即，与体210的第二主表面208相邻。
如图2所示，铁电体210适于成形为矩形盒，使得体210的第一主表面207和第二主表面208成为该盒的两个相对主表面。
另外，根据本发明，如图2所示，铁电体210包括多个离散板条2101-210N。如图2所示，板条2101-210N彼此相邻地层叠，在本例中在彼此顶部，以形成铁电体210。
因此，以铁电材料体210的第一主表面207的法向入射在透镜200上的平面电磁波240将通过第一变换器220和第一主表面207进入透镜，而通过第二主表面208和第二变换器222离开体210。
如图2所示，且如前所述，可以通过在体210内引入电场而形成电梯度(适当地是在“端板条”2101或210N处具有最大值而在另一“端板条”处具有最小值)来控制离开波250的方向。
因此，本发明的透镜包括用于在主体内第一方向上引入第一DC场的装置(DC+，GND)。下面将参照图3对此进行更详细的说明。
图3示出了图2的透镜200沿图2所示的虚线III-III的剖面前视图。图3清楚地示出了体210的构成，有多个板条，该特定情况下这些板条是布置为行和列的矩阵的拉长的盒状结构，从而如图所示，每个板条都可以被看作二维矩阵21011-201NN中的元素。
当然，该矩阵只是铁电体210的一种适当形式，与拉长的盒状的各个板条相同，可以在本发明的范围之内实现许多其他形式的板条和铁电体。例如，在该具体实施例中，每一行，即，元素21011-2101N等都可以是一个邻近的板条，从而体210变为包括多个设置在彼此顶上的“板”。
如上所述，本发明的透镜还包括用于在透镜中创建DC场梯度的装置。这些装置可以在图3中更清晰地看到，在本例中，它们包括第一组“地线”370和第二组DC线380。
可以看出，地线370连接至公共接地点GND，而DC线连接至DC电源“V”。在进一步说明用于创建DC场的这些装置之前，先借助于图4更详细地说明各个元素—铁电体210的“板条”。
图4示出了图3所示矩阵的其中一个板条210XX。从图4可以看出，该板条是矩形的盒状，宽度为w，高度为h，长度为l。由宽度w和高度h限定的两个表面(板条的前后“面”)形成了铁电材料体210的第一主表面207和第二主表面208。
根据本发明，如图3所示，矩阵中的板条包括导电材料(例如Ag、Au、Pt或Pd)的第一和第二电极。在板条具有图4所示形状的情况下，将电极适当地布置在板条的顶表面403和底表面上。因此，在图4的右下方所示的坐标系下，在x方向彼此相邻设置的两个板条将在其中一个板条的顶电极和另一个板条的底电极之间产生机械和电接触。由于这些电极，每个板条21011-210NN都可以被看作基本TEM波导。
下面返回图3和用于创建DC场的装置，如上所述，这些装置包括第一组地线370和第二组DC线380。
我们考虑“最右侧”列中的板条，即，板条2101N，2102N...210NN。板条2101N被设置为，使得其底电极与恰在其下方的板条，即板条2102N的顶电极相接触。这是任意具体列中的所有板条(很自然的原因，除了板条的最上侧和最下侧)都要遵循的原则每个板条的底电极都与恰在其下方的板条的顶电极相接触。
因此，在两个板条之间的交叉处创建了许多连接点，每个连接点都包括一个板条的底电极和恰在其下方的下一个板条的顶电极。如果两个电极没有延伸至板条侧从而无法在该侧连通连接点，则可以引入额外的导体以便电连通至两个电极的结合点。
因此，在两个板条的交叉处或连接点上，可以通过将连接点连接至DC馈点而建立电压。图3的实施例的内容是将第一电压线370接地，而将第二电压线380连接至DC电源。通过这两条电压线，按照以下方式创建了铁电体210中的梯度场第二电压线380连接至DC电源，并包括许多分压器(本例中为电阻器)。
图3示出了七个电阻器，所以为简单起见，我们假设VDC＝7伏特。当然，电阻器的数量和DC电压的幅值只是示例，根据应用，电阻器的数量和DC幅值可以随需要而改变。
在VDC＝7V的情况下，每个电阻器上会有1V的电压，且任意一个电阻器与地之间的电压示出在该电阻器旁边，所述对地电压从0到7V梯度改变。
除了第一板条，即板条2101N以外，每个板条一侧(顶/底)上的电极都会连接至地线370中的点上，并且同一板条的另一侧(底/顶)上的电极都会连接至第二电压线380中的点上。
因此，每个板条中的电极之一都会接地，而另一个电极都会连接至由DC馈电的电压线。
为了在板条上创建期望的DC梯度(从将会成为该DC梯度中的最低电压的板条开始，沿该期望的梯度方向行进)，将各个板条连接至第二电压线380中的点，该点的电压比连接至第二电压线380的下一板条中的点的电压更高。
为了便于理解这一点，图3示出了第二电压线380中的各个电阻器的每一侧上的电压。
为了进一步便于理解该原理，下表列出了对于最右侧一列(列N)的板条，连接至DC线的板条中的点与地之间的电压。由于图中示出了16行(当然这仅是示例)，所以右下角的板条被表示为21016，N。
因此，在铁电材料体210上创建了DC梯度，该梯度由图3中的箭头G来表示。该DC梯度进而在该体内创建了介电常数ε的梯度，ε在DC电压增大的相同方向上减小，即，DC场偏置越高，铁电材料的ε越低。
由于可以通过控制电压线380来控制梯度，所以可以认识到该控制还可以用来控制离开电磁波250的输出方向Ω(示于并结合图2进行了描述)。因此，通过使用图2和3所示以及以上描述的DC装置，可以相对于图3所示的坐标系对“x”方向上的电磁波的离开方向进行控制。
通过对DC装置或偏置装置的说明，本发明的另一个重要原理也会显现出来本发明的透镜中创建的DC场实质上与图2所示的入射电磁波的E场平行。这考虑了较之已知设计更高的调谐精度，在已知设计中，两个E场(偏置场和入射波场)通常或多或少地彼此正交。
图5示出了本发明的不同实施例500，通过该实施例可以再次相对于示于图3并示于图5中的坐标系的x和y方向来控制离开电磁波的方向。
与前面的实施例相同，实施例500基于的是铁电材料体510。透镜500包括位于该体的主表面上的一个或若干匹配变换器，其类似于图2-4所示并结合图2-4说明过的实施例，因此这里将不再对这些变换器进行说明。
铁电体510也包括多个板条51011-510NN，它们在图中被表示为排列为N行N列的矩阵的矩形盒状结构。图6中更详细地示出了实施例500中使用的其中一个板条。
与前面的实施例相同，在设置在板条的顶表面603和底表面上的示例中，图6中示出的板条510XX包括第一和第二电极。另外，类似于图3和图4的板条，板条510XX为矩形盒状，宽w高h长l。从铁电材料体510的第一表面507和第二表面508由板条的宽w和高h限定了两个表面(板条的前后“面”)。
然而，与前面示出的板条不同，实施例500的板条或TEM波导510XX为两层结构，如图6所示，并且由以下部分构成铁电材料的第一层605设置在铁电材料(适宜但不必为相同类型的铁电材料)的第二层606的顶部。这两个层605和606之间设置有导电材料层，其适宜为高电阻率材料，原因将在本说明书中随后阐明。与先前示出的板条相同，板条510XX可以被看作基本TEM波导，并包括低电阻率的导电材料的第一和第二电极，该示例中的第一电极603设置在该板条的“顶”表面，而第二电极604设置在该板条的相对底表面上。
因此，如图5所示，除了图2和3中所示结构的连接点以外，在先前示出的连接点之间还创建了另外的或中间的连接点，另外的连接点是高电阻率层的接入点，其可以看作各个板条中的第三电极。
如图5所示，除了地装置570和用于创建DC梯度的第一装置580以外，透镜500还包括用于在铁电体510中第二方向上创建DC梯度的第二装置590。如下面将要说明的，第二梯度的方向适宜与第一装置580所创建的第一梯度的方向垂直，但是在本发明的范围内也可以是其他方向。
如图5所示，用于创建梯度的第二装置590还包括连接至多个分压器(本例中为电阻器)的DC源(V1)。
在图5中可以看出，第三电极607连接至电压源V1、V2，在体510的第一主边缘501上连接至一个电压源V1，在体510的相对第二主边缘502上连接至另一个电压源V2。另外，该连接使得第三电极607的第一个(“x”方向)连接至两个网络580、590的每一个中的第一分压器的第一侧，而第三电极的下一个(“x”方向)连接至该第一分压器的第二侧，并且连接至第二分压器的第一侧。
于是，第三电极之后的下一个电极就连接至第二分压器的第二侧。简言之，已经认识到的原理是，来自DC源V1、V2的每一个的一个分压器都将连接至两个相邻的第三电极。
在该实施例中，还利用了体510的板条之间的交叉处所创建的连接点(在本例中通过连接至接地网络或地线570而创建)。
利用结合图2-4所述的原理可以认识到，利用电压源V2或V1，还可以在实施例500中的x方向上创建DC梯度。另外，还将认识到在第三电极中使用高电阻率材料的原因如果DC源V1和V2之间存在电压差且它们之间的连接不是理想导体，则在y方向将存在基本上线性的电压降，通过该电压降并通过电压差V1-V2在该方向上创建了DC梯度。
因此，通过控制两个电压源V1和V2，可以使板的介电常数ε在x和y两个方向上梯度变化，借此可以在两个方向上控制入射电磁波的离开方向，这正是实施例500所期望的结果。
应该提及的是，在铁电体510中，与铁电体210类似，一列元素，例如，元素51011-5101N可以是连续的板条而非离散的元件，即，体510可以由彼此层叠在顶部上的“板”构成。
以上示出的以及附图中的实施例只是便于理解本发明的示例，应该认识到，对于TEM波导(“板条”)的结构和用于创建DC梯度场的装置，都可以进行多种修改。
图7中示出了另选实施例700的一个示例铁电透镜700包括铁电体710，以及与该铁电体710的两个主表面707、708中的每一个相邻的匹配变换器720、722。
然而，作为另一种方案，透镜700具有凹的第一主表面707和平的第二主表面708，并且各个匹配变换器720、722具有相应的形状。透镜的组件的这种形状使得可以，例如对输出波束的束形和/或束宽进行成形。
下面还将给出根据本发明的透镜的材料和尺寸的某些示例。应该指出，尽管这些材料和示例适用于根据本发明的透镜，但是它们仅是示例，而不应看作是对本发明的范围的限定。
作为铁电体的铁电板条的适当材料的示例，可以提到BaxSr1-xTiO3，其中0≤x≤1。
选择匹配变换器的材料时，可以选择具有适当介电常数的任意材料，即，应当满足以下公式ϵtransformer=ϵferr.lens...(1)]]>对于尺寸，换句话说，铁电材料体中的“板条”或TEM波导的w、h、l，可以认为，例如通过简单的制造就可确定宽度w。换句话说，如果波导是作为较大块的一部分而制成，则波导的宽度w越小，产量越高。
对于高度h，或者将波导如上所示排列在透镜中时成为高度的尺寸，高度h应该小于该透镜的期望工作波长的一半。因此，我们可以仅结合特定频率来讨论特定高度。例如，如果要将透镜设计成利用ε＝200m的铁电材料工作在10GHz下，则我们有h<3×1082×1010×200≈1.06mm]]>
因此，板条的高度h的通式为h<c2*f×ϵferr...(2)]]>其中c是光速，f是透镜的期望工作频率(中心频率)，而εferr是所用铁电材料的介电常数。
板条的适当高度h的示例为0.5到1mm。这仅是适当值的示例，绝不是对本发明的限定。
利用适当的铁电材料，控制电压的典型值在施加电压的方向上将是10V/μm。因此，在h＝1mm的板条的情况下，控制电压将是1kV。
除此之外，板条的长度l由该透镜的所需扫描角范围来限定。l的典型值为大约10-20mm的范围。
对于匹配变换器，其深度，即与铁电材料体的主表面相垂直的尺寸、变换器的深度应该是期望工作频率的四分之一波长。对于频率10GHz和铁电的介电常数ε＝200，利用以上针对变换器的介电常数的公式(1)，我们可以由此得到变换器深度dTRANSdTRANS=3×1084×1010(200)1/4≈2mm]]>作为高电阻率膜的适当材料的示例，可以提及的是LaMnO3/SrTiO3。
图8b示出了以上所示波导的变型例820在图8a中，作为背景示出了上述板条，即矩形盒状的铁电材料810，和两个电极，分别位于盒的相对表面上。而在图8b中，波导却形成为多层结构820，即，其具有交替的铁电材料层和导体层。因此，除了前面示出的顶电极和底电极以外，波导820交替地具有中间电极或电极层821，以及中间铁电层822。
图9a和9b示出了根据本发明的透镜从与上图2相同的视角看去的版本910和920(即，侧面剖视图)。如图9a和9b所示，铁电体波导912、922可以有不同的长度，前述尺寸l。另外，图9a和9b示出了使用铁电材料体的变换器的另选版本911、921由于图9a和9b的波导的长度不同，所以铁电材料体的主表面并不平滑。然而，变换器911、921适应这种情况，即，各个波导的变换器的ε都由(1)来确定，且各个波导的变换器的厚度都为λ/4。
另外，变换器911、921的期望相对于透镜910、920面向外的表面是平滑的，但是在图9a的情况下，透镜910包括两个变换器部分9111、9112，其中一个被设置为与铁电材料体912的各个主表面相邻，两个主表面都具有笔直的外边缘，该外边缘被设置为与铁电材料体912的主延伸方向一致。
在图9b的情况下，透镜920也包括两个变换器部分9211、9212，其中一个被设置为与铁电材料体912的各个主表面相邻。然而，这些变换器部分的外边缘是凸起的，使得最终的透镜为大致椭圆形。
在图10中，按照与图3和5相同的视角示出了本发明的透镜1000，即示出了透镜的主表面以及变换器1001、1002的剖视图。图10倾向于示出可能在制造本发明的透镜时有用的实际细节如前所述，透镜1000包括多个电极1005和电极之间的连接以及如例如图3和5中所示的用于创建DC电压的装置。如果是在DC装置和电极之间进行的连接，则为了防止到DC电压的不同连接之间的干扰和短路，可能需要在铁电体的主表面的一侧或两侧设置特殊的绝缘层1003、1004。因此，连接会“嵌入”在绝缘层1003、1004中，并彼此绝缘。绝缘层的材料可以从多种公知的绝缘材料中任意选择。
图11a示出了在与图3、5或10中的透镜相同的视角看去的根据本发明的透镜的另一实施例1100与至此描述的透镜相同，透镜1100包括由铁电体制成的多个TEM波导，并设置为它们一起形成铁电材料体。为了清晰起见，图11中并未示出变换器和DC装置，因为它们可以与前面示出的相同。
实施例1100与前面所示的实施例之间的主要差别如下透镜1100的TEM波导配备有第一和第二电极，但是并不在那些将面对下面的行中的波导的侧上，而这在以上实施例中是可采用的。相反，透镜1100的波导在那些面对同一行中的相邻波导的侧上具有第一和第二电极。
利用透镜1100中的两个相邻波导1102和1104对此进行了例示。因此，波导1102在所述侧的每一个上都具有第一电极1101和第二电极1103，并与在该侧上与其紧邻的波导1106共享第二电极1103。
从图11a中可以看出，波导被设置成，使得一行中的波导的电极不会有与相邻行中的波导的电极相接触的风险。这可以适当地如图11a所示来实现将行11001-11007交替地相对于直接相邻的行偏移距离Δ，从而一行中的波导的电极不会有与周围行中的波导的电极相接触的风险。
图11a的实施例的一个优点在于，和前面示出的实施例相反，每个波导都可以被单独寻址。因此，例如，可使用电极1101和1103来寻址波导1102等。在该实施例中，DC偏置网络被适当地布置在铁电体的主表面的平面内。
自然地，其中每个波导都可以被单独寻址的实施例在用于在铁电体内成形梯度时将得到更高的灵活性。
图11b示出了图11a所示透镜的另选实施例1105。图11b的波导类似于图11a所示的波导，主要差别在于它们没有以相等数量的波导排列成行，因此使得铁电体的主表面呈略微椭圆形。
图11中所示的实施例是其中每个波导都可以被单独寻址，但是仅可以在一个方向上创建梯度的实施例。图12示出了其中对此进行了改进的实施例透镜1200(以和图11相同的视角示出)中有多个波导，在本例中为64个波导，它们排列为规则的行列从而形成8×8矩阵。在本例中，所有波导中的多个具有第一、第二、第三和第四电极。
在所示示例中，波导为矩形盒状，基本结构类似于图4所示。透镜1200中使用的波导的电极被布置为，使得“盒”或“板条”的那些对形成透镜1200的任意主表面都无贡献的侧中的每一个上都有一个电极。因此，每个波导(与位于外部行中的那些波导分离开)都将与围绕在其各侧的其他波导中的一个共有一个电极。
例如，考虑波导120011该波导有四个电极，所述侧的每一个上都有一个。如果使用与前面相同的坐标系，则波导120011与“y”方向上的相邻波导，即，波导120012，在一侧上共有一个电极。
另外，波导120011还与“x”方向的相邻波导120021共有一个电极。由于波导120011布置在矩阵的左上角，因此两个方向上没有相邻波导，其中的两个电极将不会与其他任一波导共用，但是原理我们已经认识到了。
利用图12所示的实施例，每个波导都因而可以被单独寻址，并受到控制从而在两个方向上具有各自的DC电压，这样就得到可以在两个方向上引导波束的天线或透镜。
如结合图3和5中所示实施例所述，本发明最大的优点在于入射波的E场将基本上平行于偏置网络的E场。利用图12的实施例，甚至可以获得与入射电磁波的E场有关的更高灵活性，因为能够以更高的自由度来控制偏置网络的E场，因此入射波的E场能够具有基本上任意的极化。
另外，应该指出的是，对于图12中所示实施例，可以在透镜内创建“逻辑梯度”，即透镜内具有不同介电常数ε的区域。
最后，图13a示出了与图12相同的基本概念，还示出了可以如何设计电极到目前为止，电极都被示为基本平坦的。这是一个实施例，但如图13a所示，它们的剖面形状也可以为圆形。
图13b示出了图13a的各个波导中的一个。
本发明并不限于以上示出的实施例的示例，而是可以在所附权利要求的范围内自由改动。因此，如波导技术领域公知的，波导可以为任意剖面形状。例如，可能的剖面形状为圆、椭圆、六边形等。
另外，本发明的波导可以用在其他应用领域。例如，这些波导可以用作混合集成电路中的移相器。
权利要求
1.一种透镜(200，300，500)，该透镜用于对入射在该透镜上的电磁波(240)的离开方向(Ω)进行引导，所述透镜包括至少具有第一主表面(207，507)的铁电材料的主体(210，510)，以及与所述铁电体的所述第一主表面相邻的第一变换器(220，222)，所述电磁波通过所述变换器进入(240)和离开(250)所述透镜，所述透镜还包括用于在所述主体内在第一方向上创建第一DC场的装置(370，380)，所述透镜的特征在于铁电材料的所述主体(210，510)包括铁电材料的多个离散板条(21011-210NN，51011-510NN)，所述多个离散板条中的每个板条都还包括导电材料的第一电极(403，603)和第二电极；以及用于创建DC场的所述装置可以利用所述多个板条中的所述第一和第二电极在所述第一方向上创建梯度DC场，因而所述主体内的介电常数也会在所述第一方向上呈现梯度，从而能够对所述离开电磁波进行引导。
2.根据权利要求1所述的透镜(200，300，500)，其中用于创建DC场的所述装置可以在与所述主体的所述第一主表面(207，507)基本平行的第一方向上创建所述第一场。
3.根据权利要求1或2所述的透镜(200，300，500)，该透镜还包括第二变换器(222)，在该透镜中，铁电材料的所述主体具有第二主表面(208，508)，所述第一和第二变换器中的每一个都被布置为与所述主体的主表面之一相邻，使得所述电磁波可以通过所述第一和第二变换器中的一个进入所述透镜，而通过所述第一和第二变换器中的另一个离开。
4.根据权利要求2或3所述的透镜(500)，其中所述第一多个的板条还至少包括导电材料的第三电极(607)和使用所述第三电极在与所述主体的所述第一和第二平面中至少其一平行但并不与所述第一DC场的方向一致的第二方向上创建第二梯度DC场的第二装置(509)，因而可以使所述主体内的介电常数也在所述第二方向上呈现梯度，由此也能够在所述第二方向上对所述离开电磁波进行引导。
5.根据权利要求2至4中任意一项所述的透镜(200，300，500)，其中所述第一和第二变换器(220，222)适于使所述入射波通过铁电材料的所述主体(210，510)方便地进行转换。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的透镜(200，300，500)，其中所述多个板条中的多个板条(210xx，510xx)是具有基本相同的宽度(w)、高度(h)和长度(l)的拉长的盒状，并在所述主体内被布置为彼此平行的行和列，因此所述盒的长度限定了电磁波在所述铁电体内行进的距离，而宽度和高度限定了所述主体的第一主表面(207，507)和第二主表面(208，508)的子区域。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的透镜，其中所述第一和第二电极布置在板条的相对侧上。
8.根据权利要求4至6中任意一项所述的透镜，其中每个板条(51011-510NN)都由两个彼此相邻布置的较小板条(605，606)构成，所述第三电极(607)是布置在这两个较小板条之间的具有高电阻率的层。
全文摘要
本发明涉及铁电透镜，更具体地公开了一种用于对入射电磁波的离开方向(Ω)进行引导的透镜(300，500)。该透镜包括具有第一主表面(207，507)的铁电材料的主体(210，510)以及第一变换器(220，222)。电磁波通过变换器进入和离开该透镜，该透镜包括用于在所述主体内在第一方向上创建DC场的装置(370，380)。铁电材料的主体(210，510)包括铁电材料的多个板条(210
文档编号H01Q3/44GK101076921SQ200480044571
公开日2007年11月21日 申请日期2004年12月8日 优先权日2004年12月8日
发明者奥拉·塔格曼, 格沃尔吉安·斯巴达克, 阿纳托利·德莱尼夫, 皮埃尔·菲霍尔, 弗拉迪米尔·切尔曼 申请人:Lm爱立信电话有限公司