天線系統(tǒng)及其用途
【專利摘要】公開了一種天線系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括在平面布置中彼此面對(duì)的第一端射天線元件和第二端射天線元件，天線元件被配置成使得在元件的各自的端射輻射之間產(chǎn)生相消干涉，而保持大致垂直于平面布置的相長(zhǎng)干涉。
【專利說明】天線系統(tǒng)及其用途
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求于2011年5月3日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/481，758號(hào)的優(yōu)先權(quán)的利益，其內(nèi)容通過引用整體并入本文。
[0003]發(fā)明領(lǐng)域及背景
[0004]本發(fā)明在其某些實(shí)施方式中涉及天線系統(tǒng)制造，且更具體地但不是排他地涉及帶有兩個(gè)彼此面對(duì)的端射天線元件的天線系統(tǒng)。
[0005]光輻射通常通過使用透鏡和反射鏡改變它的波前的方向被控制，其容易受到衍射的影響。作為此衍射的結(jié)果，光場(chǎng)不能被定位到比光波長(zhǎng)小得多的尺寸。
[0006]納米天線提供了一個(gè)解決方案，它們可以有效地將自由空間輻射的能量耦合到亞波長(zhǎng)尺寸的密閉區(qū)域。雖然射頻(RF)天線例如在無線電環(huán)境和微波環(huán)境中廣泛使用，在光學(xué)頻率方面，它們是一種新型的技術(shù)。
[0007]在此以前，已經(jīng)有大量的工作致力于用于紅外線頻率和光學(xué)頻率的納米天線[Crozier 等人,J.Appl.Phys., 94, 4632 (2003) ; Derkacs 等人,Appl.Phys.Lett., 89, 093103(2006);Kuhn 等人,Phys.Rev.Lett., 96, 017402 (2006);和 Bouhelier等人]。在性能方面，傳統(tǒng)的具有寬操作頻帶的納米天線具有低輻射效率的特點(diǎn)[Α--等人,Phys.Rev.Lett., 101, 043901 (2008)]。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的一個(gè)方面，提供了一種天線系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括在平面布置中彼此面對(duì)的第一端射天線元件和第二端射天線元件，天線元件被配置成使得在元件的各自的端射輻射之間產(chǎn)生相消干涉，而保持大致垂直于所述平面布置的相長(zhǎng)干涉。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，本系統(tǒng)中第一端射天線元件與第二端射天線是相同的。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，每一個(gè)天線元件是具有錐形輪廓的槽型天線元件。[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，錐形輪廓通過開口率來表征，所述開口率被選擇為使得天線系統(tǒng)的無恥的虛部和實(shí)部之間的比率小于50%。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，開口率是從大約0.0001到大約0.0 InnT1。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，每一個(gè)槽具有根和孔并且相對(duì)于連接根和孔且與孔垂直的子午線是對(duì)稱的。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，每一個(gè)槽具有根和孔并且相對(duì)于連接根和孔且與孔垂直的子午線是不對(duì)稱的。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，每一個(gè)天線元件是維瓦爾第天線元件。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，第一和第二天線元件由金屬制成，所述金屬通過預(yù)定的光頻率的趨膚深度來表征并且其中天線元件的厚度是趨膚深度的至少2倍。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，第一和第二天線元件被至少一個(gè)空氣間隙分開。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，間隙的寬度被選擇以便允許在橫向光學(xué)模式發(fā)出福射同時(shí)抑制高光模式。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，間隙寬度至少是10nm。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，系統(tǒng)包括耦合到間隙的波導(dǎo)。
[0021 ] 根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，波導(dǎo)是平行板波導(dǎo)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，第一和第二端射天線元件中的至少一個(gè)沿元件的至少一個(gè)維度具有納米尺寸。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，第一和第二端射天線元件中的至少一個(gè)沿所述元件的最大維度具有納米尺寸。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的一個(gè)方面，提供了一種天線陣列。該陣列包括多個(gè)天線系統(tǒng)，所述天線系統(tǒng)如上所述并且可選地如下進(jìn)一步例證的。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，天線系統(tǒng)的至少一部分相對(duì)于端射輻射的特征方向串聯(lián)連接。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，天線系統(tǒng)的至少一部分相對(duì)于端射輻射的特征方向并聯(lián)連接。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，天線系統(tǒng)通過直流連接被連接。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的一個(gè)方面，提供了一種檢測(cè)電磁輻射的方法。該方法包括:生成所述輻射與天線系統(tǒng)或陣列相互作用的條件，所述天線系統(tǒng)或陣列如上所述并且可選地如下進(jìn)一步例證的；和收集由天線系統(tǒng)生成的電信號(hào)。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的一個(gè)方面，提供了一種發(fā)射電磁輻射的方法，包括施加電壓到如上所述并且可選地如下進(jìn)一步例證的天線系統(tǒng)或陣列。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的一個(gè)方面，提供了一種將電磁輻射轉(zhuǎn)換成電力的方法，包括產(chǎn)生所述輻射與如上所述并且可選地如下進(jìn)一步例證的天線系統(tǒng)或陣列相互作用的條件，并且收集由天線系統(tǒng)生成的電信號(hào)。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，電磁輻射包括在紅外范圍的輻射。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，電磁輻射包括在可見光范圍的輻射。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的一個(gè)方面，提供了一種光傳感器系統(tǒng)，包括如上所述并且可選地如下進(jìn)一步例證的天線系統(tǒng)或陣列。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的一個(gè)方面，提供了一種光通信系統(tǒng)，包括如上所述并且可選地如下進(jìn)一步例證的天線系統(tǒng)或陣列。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的一個(gè)方面，提供了一種成像系統(tǒng)，包括如上所述并且可選地如下進(jìn)一步例證的天線系統(tǒng)或陣列。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的一個(gè)方面，提供了一種光投影儀，包括如上所述并且可選地如下進(jìn)一步例證的天線系統(tǒng)或陣列。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的一個(gè)方面，提供了一種高次諧波生成系統(tǒng)，包括如上所述并且可選地如下進(jìn)一步例證的天線系統(tǒng)或陣列。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的一個(gè)方面，提供了一種波混合系統(tǒng)，包括如上所述并且可選地如下進(jìn)一步例證的天線系統(tǒng)或陣列。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的一個(gè)方面，提供了一種頻率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括如上所述并且可選地如下進(jìn)一步例證的天線系統(tǒng)或陣列。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，所述頻率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)被配置用于上變頻。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，所述頻率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)被配置用于下變頻。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的一個(gè)方面，提供了一種相控陣列，包括如上所述并且可選地如下進(jìn)一步例證的天線系統(tǒng)或陣列。
[0040]除非另有規(guī)定，否則在此使用的所有的技術(shù)術(shù)語和/或科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常所理解的相同的含義。雖然與這里所描述的相似或相同的方法和材料可用于本發(fā)明的實(shí)施方式的實(shí)踐或測(cè)試，但示例性的方法和/或材料將會(huì)在下面描述。在沖突的情況下，專利說明書(包括定義)將進(jìn)行控制。另外，材料、方法和實(shí)例僅是示例性的并不意在進(jìn)行必要的限制。
[0041]本發(fā)明的實(shí)施方式的方法和/或系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可包括通過手動(dòng)、自動(dòng)，或其組合來執(zhí)行或完成選定的任務(wù)。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法和/或系統(tǒng)的實(shí)施方式的實(shí)際的儀器和設(shè)備，一些選定的任務(wù)可以使用操作系統(tǒng)通過硬件、通過軟件、或通過固件或通過其組合來執(zhí)行。
[0042]例如，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，用于執(zhí)行選定任務(wù)的硬件可以作為芯片或電路來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于軟件，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的選定任務(wù)可以被實(shí)現(xiàn)為由計(jì)算機(jī)使用任何合適的操作系統(tǒng)來執(zhí)行的多個(gè)軟件指令。在本發(fā)明的實(shí)施方式的示例中，根據(jù)這里所描述的方法和/或系統(tǒng)的示例性實(shí)施方式的一個(gè)或多個(gè)任務(wù)通過數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行，例如執(zhí)行多個(gè)指令的計(jì)算平臺(tái)?？蛇x擇地，數(shù)據(jù)處理器包括用于存儲(chǔ)指令和/或數(shù)據(jù)的易失性存儲(chǔ)器，和/或非易失性存儲(chǔ)器，例如，用于存儲(chǔ)指令和/或數(shù)據(jù)的磁性硬盤和/或可移除介質(zhì)?？蛇x擇地，也提供了網(wǎng)絡(luò)連接?？蛇x擇地，也提供了顯示器和/或例如鍵盤或鼠標(biāo)的用戶輸入設(shè)備。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0043]這里參考附圖僅通過舉例的方式描述了本發(fā)明的某些實(shí)施方式。現(xiàn)在詳細(xì)參考特定的附圖，它強(qiáng)調(diào)通過舉例的方式且用于圖示討論本發(fā)明的實(shí)施方式的目的示出特征。在這方面，對(duì)于本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員，結(jié)合附圖的描述使得如何實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施方式變得很明顯。
[0044]在附圖中:
[0045]圖1示出了作為微米級(jí)的波長(zhǎng)的函數(shù)的金的趨膚深度；
[0046]圖2A和2B是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的天線系統(tǒng)的俯視圖(圖2A)和側(cè)視圖(圖2B)的不意圖；
[0047]圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式中的天線系統(tǒng)的示意圖，其中天線系統(tǒng)包括波導(dǎo)；
[0048]圖4是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的包括天線系統(tǒng)的裝置的示意圖。
[0049]圖5是用于根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式執(zhí)行的計(jì)算機(jī)模擬的納米天線系統(tǒng)的示意圖；
[0050]圖6A-C示出通過根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式執(zhí)行的計(jì)算機(jī)模擬獲得的電場(chǎng)分布；
[0051]圖7示出了通過根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式執(zhí)行的計(jì)算機(jī)模擬獲得的輸入電阻和電抗；
[0052]圖8 A和SB示出了通過根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式執(zhí)行的計(jì)算機(jī)模擬獲得的輻射效率(圖8A)及峰值和寬邊實(shí)現(xiàn)的增益(圖8B)；
[0053]圖9A和9B是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式制造的天線陣列的電子顯微鏡圖像；
[0054]圖1OA是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的用于表征圖9A和9B的天線陣列的實(shí)驗(yàn)裝置的不意圖；
[0055]圖1OB示出了在根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式執(zhí)行的實(shí)驗(yàn)中測(cè)定的制造的天線陣列的輻射效率；
[0056]圖11圖示了本發(fā)明的實(shí)施方式中的天線系統(tǒng)，其中系統(tǒng)只從一側(cè)的端射天線元件之間的間隙處饋電，其中在相反的一側(cè)，元件相互連接在一起；
[0057]圖12圖示了本發(fā)明的實(shí)施方式中的天線系統(tǒng)，其中系統(tǒng)包括幾何非對(duì)稱的端射天線元件；
[0058]圖13圖示了本發(fā)明的實(shí)施方式中的天線系統(tǒng)，其中一對(duì)天線系統(tǒng)被布置為與端射輻射的方向平行；和
[0059]圖14A和14B圖示了本發(fā)明的實(shí)施方式中的天線系統(tǒng)，其中多個(gè)天線系統(tǒng)被布置為陣列。
[0060]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的描述
[0061]本發(fā)明在其某些實(shí)施方式中涉及天線系統(tǒng)制造，且更具體但不是排他地涉及具有兩個(gè)互相面對(duì)的端射天線元件的天線系統(tǒng)。
[0062]在詳細(xì)解釋本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式之前，應(yīng)理解，本發(fā)明沒有必要將其應(yīng)用局限在下面描述中提出和/或在附圖中示出和/或示例中的組件和/或方法的構(gòu)造和布置的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠具有其他的實(shí)施方式或能夠用各種方法實(shí)踐或?qū)嵤?br>
[0063]本發(fā)明人已經(jīng)設(shè)計(jì)出高效的寬帶天線系統(tǒng)。本實(shí)施方式的天線系統(tǒng)在很多應(yīng)用中是有用的，包括但不限于，精確跟蹤、雷達(dá)、通信、能源收集、近場(chǎng)光顯微術(shù)、諧波的產(chǎn)生和檢測(cè)。尤其，本實(shí)施方式的天線系統(tǒng)在利用超寬帶(UWB)輻射的應(yīng)用中是很有用的。
[0064]這里所用的“UWB輻射”是指具有占有其中心頻率至少15%，更優(yōu)選至少20%，更優(yōu)選至少25%的帶寬的頻譜的輻射。
[0065]天線通常由阻抗寬帶表征，該阻抗帶寬與天線的阻抗基本保持不變(例如，阻抗變化少于20%或少于10%或少于5%)的頻率范圍Af相關(guān)。阻抗帶寬通常用根據(jù)公式100X Af/fc的百分比表示，其中f。是頻譜的中心頻率。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，UffB輻射有至少100%或至少110%或至少120% (例如129%)的阻抗帶寬。
[0066]在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，UffB輻射具有占有至少2000nm或至少2IOOnm或至少2200nm或至少2300nm或至少2400nm或至少2500nm的帶寬的頻譜,返回?fù)p失超過-9.5dB。
[0067]【背景技術(shù)】沒有教導(dǎo)高效且寬帶(特別是在紅外頻率)的天線配置。在射頻中，通常地，金屬天線厚度明顯大于趨膚深度。因此，避免具有高電阻的極度薄的導(dǎo)體，其導(dǎo)致低輻射效率。然而，在紅外范圍內(nèi)趨膚深度不會(huì)隨頻率增加而單調(diào)地減少。
[0068]趨膚深度被定義為Ss=I/α，其中α是復(fù)傳播常數(shù)(也被稱為吸收系數(shù))的實(shí)數(shù)部分。例如，如圖1所示，在金中，趨膚深度在紅外波段的較大部分保持在大約13nm，并且甚至在可見光光譜開始處增加。因此，對(duì)于紅外頻率，40-50nm (這是趨膚深度的幾倍)厚的金，為了實(shí)現(xiàn)足夠高的輻射效率，納米天線元件是必須的。
[0069]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的天線系統(tǒng)是行波天線。不像在諧振天線中，本實(shí)施方式的行波天線的特征是從波導(dǎo)逐漸轉(zhuǎn)變到輻射。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)這樣的逐漸轉(zhuǎn)變導(dǎo)致寬的帶寬并提高了效率。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中天線系統(tǒng)具有錐形幾何結(jié)構(gòu)。
[0070]圖2A和2B是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的天線系統(tǒng)10的俯視圖(圖1A)和側(cè)視圖(沿圖1A中的線A-A)的示意圖。為了表達(dá)清晰，直角坐標(biāo)系也示于圖2A和2B。如圖所示，圖2A平行于x-z平面而圖2B平行于x-y平面。平行于y軸的方向是指厚度方向。
[0071]天線系統(tǒng)10可選擇地并且優(yōu)選提供UWB輻射。
[0072]系統(tǒng)10包括在平面配置中相互面對(duì)的第一端射天線元件12和第二端射天線元件14。
[0073]如本文所使用的，端射天線元件通常是指平面天線元件，其從天線元件的邊處或在接近天線元件的邊處向自由空間或相鄰的物質(zhì)發(fā)出輻射，其中最大輻射強(qiáng)度是在元件占據(jù)的平面或與此平面實(shí)質(zhì)上平行的平面。
[0074]在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，多于50%或多于60%或多于70%或多于80%或多于90%的輻射能量從邊處或在接近邊處發(fā)出并且在元件占據(jù)的平面或與此平面實(shí)質(zhì)上平行的平面。
[0075]端射天線元件的代表性的實(shí)例包括但不限于錐形電介質(zhì)桿、維瓦爾第天線元件、槽型天線元件、偶極天線元件及相似物。
[0076]元件12和14 一般都是平的并且占據(jù)相同的平面。元件12和14優(yōu)選由金屬制成，例如但并不限于金和鋁，并且它們可以沉積在電介質(zhì)基底30上，該電介質(zhì)基底30可以由例如石英、硅或任何其他電介質(zhì)材料制成。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，元件12和14有相似的形狀和尺寸。例如，元件12和14是彼此相同的。
[0077]在本發(fā)明的各種示例性實(shí)施方式中，元件12和14中的至少一個(gè)，優(yōu)選元件12和14兩個(gè)都具有納米尺寸。特別地，元件12和14中的一個(gè)或兩個(gè)的特征長(zhǎng)度沿至少一個(gè)方向，更優(yōu)選至少兩個(gè)方向，是納米級(jí)的。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，元件12和/或14的最大尺寸是納米級(jí)的。
[0078]本文使用的納米長(zhǎng)度是指小于微米的長(zhǎng)度。
[0079]在相應(yīng)的頻率下，元件12和14的厚度通常比趨膚深度大幾倍。對(duì)于紅外輻射，厚度優(yōu)選從大約50nm到大約500nm或從大約60nm到大約400nm或從大約70nm到大約300nm或從大約80nm到大約小于200nm或從大約90nm到大約150nm。
[0080]元件12和14的每個(gè)平面尺寸(即沿X和z軸測(cè)量的長(zhǎng)度)通常在幾百納米的量級(jí)(例如大約200nm或大約300nm或大約400nm或大約500nm或大約600nm或大約700nm或大約800nm或大約900nm)。
[0081]元件12和14被定位成以便在它們之間形成一個(gè)或多個(gè)空氣間隙。在示于圖2的典型示例中，兩個(gè)空氣間隙示于16處。
[0082]在本發(fā)明的各種示例性實(shí)施方式中，在系統(tǒng)10的最高操作頻率下，間隙寬度小于波長(zhǎng)的一半。這是有利的，因?yàn)樗试S系統(tǒng)發(fā)出橫向電磁(TEM)模式同時(shí)抑制高光模式。
[0083]從性能的觀點(diǎn)來看，元件12和14之間的間隙優(yōu)選足夠狹窄以便天線在接收模式下操作時(shí)不會(huì)減少電場(chǎng)增強(qiáng)。從制造的觀點(diǎn)來看，間隙寬度被選擇在制造技術(shù)的最小分辨率以上或在制造技術(shù)的最小分辨率。例如，電子束光刻技術(shù)允許將系統(tǒng)10制造成具有幾納米或更大的空氣間隙?？諝忾g隙的典型寬度從大約IOnm到大約40nm或從大約20nm到大約30nm,例如，大約25nm。
[0084]元件12和14每個(gè)都有平行于它們的厚度方向(本例中I軸)的末端(窄邊面)和垂直于它們的厚度方向(本例中平行于X軸)的寬邊面。在發(fā)射過程中，元件12和14優(yōu)選從它們的窄邊面發(fā)出輻射。從天線元件的窄邊面發(fā)出的輻射這里是指“端射輻射”。沿厚度方向傳播的輻射這里是指“寬邊輻射”。
[0085]在本發(fā)明的各種示例性實(shí)施方式中，元件12和14被配置成使得它們各自的端射輻射之間產(chǎn)生相消干涉，以及它們各自的寬邊輻射之間產(chǎn)生相長(zhǎng)干涉。這種配置提供了雙向天線模式。
[0086]在本發(fā)明的各種示例性實(shí)施方式中，天線元件12和14中的一個(gè)或兩個(gè)是槽型天線元件，其具有通過錐形輪廓表征的槽。還考慮了端射元件的其他時(shí)間，包括卻不限于，對(duì)數(shù)周期性和八木天線元件。
[0087]在圖2A和2B圖示的典型實(shí)例中，系統(tǒng)10包括一對(duì)槽型天線元件。槽整體示為18和20。每個(gè)槽從稱為根(stub)的封閉端沿通常平行于X方向的子午線延伸到稱為孔的開放端。槽是錐形的，在這個(gè)意義上，每個(gè)槽的寬度從根處的最小值加寬到孔處的最大值。槽18和20的根被分別標(biāo)示為22和24，以及槽18和20的孔被分別標(biāo)示為26和28。
[0088]槽18和20可以有任何錐形輪廓。特別地，任何邊18a、18b、20a和20b可以是直線形的、曲線形的或直線形和曲線形的組合。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，槽18和20中的一個(gè)或兩個(gè)都有指數(shù)擴(kuò)張的形狀。具有這樣的槽的天線元件被稱為維瓦爾第天線元件，并在P.J.Gibson中被描述，“TheVivaldiAerial”在第九屆歐洲微波會(huì)議，英國，1979年6月，101-105。
[0089]例如，維瓦爾第天線元件的斜邊(例如，邊18a)在x_z平面的上部被描述為:
[0090]X = C1Gxp (Rz) +C2`[0091 ] 其中R是常數(shù)，稱為開口`率，而且C1和C2是常數(shù)，被定義為
[0092]
【權(quán)利要求】
1.一種天線系統(tǒng)，包括在平面布置中彼此面對(duì)的第一端射天線元件和第二端射天線元件，所述天線元件被配置成使得在所述元件各自的端射輻射之間產(chǎn)生相消干涉，而保持大致垂直于所述平面布置的相長(zhǎng)干涉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一端射天線元件與所述第二端射天線是相同的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中每一個(gè)所述天線元件是具有錐形輪廓的槽型天線元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述錐形輪廓通過開口率來表征，所述開口率被選擇為使得所述天線系統(tǒng)的無恥的虛部與實(shí)部之間的比率小于50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述開口率是從大約0.0001到大約0.01nnT1。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng),其中每一個(gè)槽具有根和孔并且相對(duì)于連接所述根和孔且與所述孔垂直的子午線是對(duì)稱的。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-5中的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng),其中每一個(gè)槽具有根和孔并且相對(duì)于連接所述根和孔且與所述孔垂直的子午線是不對(duì)稱的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中每一個(gè)所述天線元件是維瓦爾第天線元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第一天線元件和所述第二天線元件由金屬制成，所述金屬由預(yù)定的光頻率的趨膚深度表征并且其中所述天線元件的厚度是所述趨膚深度的至少2倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第一天線元件和所述第二天線元件被至少一個(gè)空氣間隙分開。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述間隙的寬度被選擇以允許在橫向光學(xué)模式下發(fā)出輻射同時(shí)抑制高光模式。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述間隙的寬度至少是10nm。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括耦合到所述間隙的波導(dǎo)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述波導(dǎo)是平行板波導(dǎo)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第一端射天線元件和所述第二端射天線元件中的至少一個(gè)沿所述元件的至少一個(gè)維度具有納米尺寸。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-14中的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第一端射天線元件和所述第二端射天線元件中的至少一個(gè)沿所述元件的最大維度具有納米尺寸。
17.一種天線陣列，其包括多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1-16中的任何一項(xiàng)所述的天線系統(tǒng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的陣列，其中所述天線系統(tǒng)的至少一部分相對(duì)于所述端射輻射的特征方向串聯(lián)連接。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的陣列，其中所述天線系統(tǒng)的至少一部分相對(duì)于所述端射輻射的特征方向并聯(lián)連接。
20.根據(jù)權(quán)利要求17-19中的任何一項(xiàng)所述的陣列，其中所述天線系統(tǒng)通過直流連接被連接。
21.一種檢測(cè)電磁輻射的方法，包括:生成所述輻射與根據(jù)權(quán)利要求1-18中的任何一項(xiàng)所述的天線系統(tǒng)或陣列相互作用的條件，并收集由所述天線系統(tǒng)生成的電信號(hào)。
22.—種發(fā)射電磁輻射的方法，包括施加電壓到根據(jù)權(quán)利要求1-18中的任何一項(xiàng)所述的天線系統(tǒng)或陣列，由此生成所述電磁輻射。
23.—種將電磁福射轉(zhuǎn)換成電力的方法,包括:產(chǎn)生所述福射與根據(jù)權(quán)利要求1-18中的任何一項(xiàng)所述的天線系統(tǒng)或陣列相互作用的條件，并收集由所述天線系統(tǒng)生成的電信號(hào)。
24.根據(jù)權(quán)利要求21-23中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述電磁輻射包括在紅外范圍的輻射。
25.根據(jù)權(quán)利要求21-23中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述電磁輻射包括在可見光范圍的輻射。
26.一種光傳感器系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求1-18中的任何一項(xiàng)所述的天線系統(tǒng)或陣 列。
27.一種光通信系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求1-18中的任何一項(xiàng)所述的天線系統(tǒng)或陣列。
28.—種成像系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求1-18中的任何一項(xiàng)所述的天線系統(tǒng)或陣列。
29.一種光投影儀，包括根據(jù)權(quán)利要求1-18中的任何一項(xiàng)所述的天線系統(tǒng)或陣列。
30.一種高次諧波生成系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求1-18中的任何一項(xiàng)所述的天線系統(tǒng)或陣列。
31.一種波混合系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求1-18中的任何一項(xiàng)所述的天線系統(tǒng)或陣列。
32.—種頻率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求1-18中的任何一項(xiàng)所述的天線系統(tǒng)或陣列。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的頻率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其被配置成用于上變頻。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的頻率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其被配置成用于下變頻。
35.一種相控陣列，包括根據(jù)權(quán)利要求1-18中的任何一項(xiàng)所述的天線系統(tǒng)或陣列。
【文檔編號(hào)】G02F1/29GK103635419SQ201280033213
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月3日
【發(fā)明者】澤夫·伊盧茲, A·博亞格, Y·哈內(nèi)因, J·朔伊爾 申請(qǐng)人:雷蒙特亞特特拉維夫大學(xué)有限公司