陶瓷板条可用于吉赫波段传播
直到最近，低损耗固体光纤波导还不能够在30～3000 GHz传输波段工作，其主要限制原因并不在于没有消除材料中的杂质，而在于材料本征振动吸收能带的存在。喷气推进实验室和空间公司的研究人员现在已经通过将材料和波导结构综合设计解决了这个问题，他们主要利用氧化铝陶瓷按10∶1的纵横比以带状结构排列。 喷气推进实验室科学家Cavour Yeh认为，氧化铝波导在30～3000 GHz波段拥有低于10 dB km-1的衰减因子，这比典型的陶瓷环状波导衰减因子要小100倍。例如，工作在接近100 GHz波段时，特氟隆介质波导的衰减常数为1.3 dB m-1，而传统金属方形波导的衰减常数为2.4 dB m-1。该室制作的微型带线设备的衰减常数可降低到3 dB m-1(见图)。 研究人员发现陶瓷板条结构可以支持两种没有截止频率的主要工作模式。包括一种类横向电场模式，其中绝大部分电场和板条的长轴平行；另一种为类横向磁场模式，其中绝大部分电场和板条的短轴平行。 “由于材料损耗因子和固体的介电常数是固定的，”Yeh认为，“仅有的减少损耗常数的方法是为波导寻找适当的横向截面结构。在系统研究了各种结构后，我们断定用低损耗、高介电常数的陶瓷材料，例如氧化铝制作的带状波导，当工作在类横向磁场模式下时，可以得到低于0.005 dB m-1的损耗常数。” Yeh认为在30 GHz时，纵横比为10∶1、损耗率为0.000159的矩形氧化铝板条可以支持损耗常数为0.0098 dB m-1的低损耗类横向磁场模式，这比在使用相似横截面面积和损耗斜率为0.0001的环形氧化铝棒的工作模模式下，损耗小120倍。这个损耗常数比使用标准金属矩形波导工作式的损耗小61倍。研究人员相信如果使用用于环状棒的氧化铝材料，带状结构的损耗常数可减到0.006 dB m-1以下。工作在30～3000 GHz波段陶瓷带状波导的潜在应用包括为外层空间网络传输信号，和为太空船上的探测器、传感器和相阵天线传输信号。然而，还存在一些制造上的问题有待解决。由于这种波导是包围在干燥空气中的开放结构，需要合适的支持结构，一种可供选择的支持结构用塑料鱼线制作。将细尼龙线以间隔至少为10 cm的方式横穿在间距为5 cm的木质横栏上。(间隔足够远，使板条边缘的外部波导场衰减到可以忽略)。波导可以放在横栏中间尼龙线的上面。
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TN2(光电子技术、激光技术)
2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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