波导元件的制作方法

本发明涉及波导元件。

背景技术：

1、作为电光元件之一，正在开发波导元件。波导元件可期待在光波导、下一代高速通信、传感器、激光加工、太阳能发电等广泛领域中的应用及展开。例如，作为成为下一代高速通信的关键的毫米波～太赫兹波的波导，正在开发波导元件。作为这样的波导元件的一例，提出了使用由半导体材料形成的二维光子晶体板坯的技术(专利文献1)。但是，这样的波导元件存在如下问题，即，由于电信号的延迟大，传播的电磁波的频率范围窄(很难实现宽频带波导元件)，并且，为了形成光子晶体而使用半导体工艺，所以，制造方法复杂，成本高。

2、现有技术文献

3、专利文献

4、专利文献1：日本特许第6281868号

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于，提供一种电信号的延迟小、在较宽频率范围内传播损耗小、且能够简便便宜地制造的波导元件。

2、本发明的实施方式的波导元件具备：电介质部，该电介质部是在陶瓷材料的基板周期性地形成空穴而成的；低介电常数部，该低介电常数部具有比该电介质部的介电常数小的介电常数；以及支撑基板，该支撑基板设置于该电介质部的下部，对该电介质部进行支撑。该波导元件对频率为30ghz以上且20thz以下的电磁波进行引导，传播损耗的绝对值达到1db/cm以下的该电磁波的频率范围为50ghz以上。

3、1个实施方式中，上述空穴的周期p为50μm以上，该周期的偏差为p/100以上。

4、1个实施方式中，上述空穴的直径d为p/100以上。

5、1个实施方式中，上述波导元件的标准化频率p/λ为0.05～0.3。此处，λ为上述电磁波的波长。

6、1个实施方式中，上述陶瓷材料为多晶或非晶质。

7、1个实施方式中，上述陶瓷材料选自石英玻璃、氮化铝、氧化铝、碳化硅、氧化镁以及尖晶石。

8、1个实施方式中，上述波导元件还具备使上述电介质部和上述支撑基板实现一体化的接合部，通过该电介质部的下表面、该支撑基板的上表面以及该接合部而规定出空腔，该空腔作为上述低介电常数部而发挥作用。

9、1个实施方式中，上述波导元件还具备有源元件，该有源元件能够进行电磁波的发送、接收以及放大中的至少任一者，且该有源元件支撑于上述支撑基板。

10、1个实施方式中，上述波导元件还具备：线缺陷的第一波导，该第一波导由上述基板中未形成空穴的部分规定；以及第二波导，该第二波导在电磁波的传播路径中位于上述有源元件与上述第一波导之间，能够对电磁波进行引导。

11、1个实施方式中，上述波导元件还具备：线缺陷的波导，该波导由上述基板中未形成空穴的部分规定；以及谐振器，该谐振器由上述基板中未形成空穴的部分规定，且该谐振器在电磁波的传播路径中位于上述有源元件与上述波导之间，能够对电磁波进行引导。

12、发明效果

13、根据本发明的实施方式，通过在陶瓷材料的基板形成没有形成光子带隙的空穴图案，能够实现电信号的延迟小、且在较宽频率范围内传播损耗小的(即，宽频带的)波导元件。此外，该波导元件中，空穴周期充分小于电磁波的波长，以使其不会产生衍射效果，不过，通过使用介电常数比半导体小的陶瓷材料，使其不需要利用半导体工艺来形成精密的空穴图案，并且，通过采用没有形成光子带隙的空穴图案，能够容许空穴图案的某种程度的偏差，因此，能够利用极其简便且便宜的制造方法来制作波导元件。

技术特征：

1.一种波导元件，其中，具备：

2.根据权利要求1所述的波导元件，其中，

3.根据权利要求1或2所述的波导元件，其中，

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的波导元件，其中，

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的波导元件，其中，

6.根据权利要求5所述的波导元件，其中，

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的波导元件，其中，

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的波导元件，其中，

9.根据权利要求8所述的波导元件，其中，

10.根据权利要求8所述的波导元件，其中，

技术总结
本发明提供一种电信号的延迟小、在较宽频率范围内传播损耗小、且能够简便便宜地制造的波导元件。本发明的实施方式所涉及的波导元件具备：电介质部，其是在陶瓷材料的基板周期性地形成空穴而成的；低介电常数部，其具有比电介质部的介电常数小的介电常数；以及支撑基板，其设置于电介质部的下部，对电介质部进行支撑。该波导元件对频率为30GHz以上且20THz以下的电磁波进行引导，传播损耗的绝对值达到1dB/cm以下的电磁波的频率范围为50GHz以上。

技术研发人员：近藤顺悟,谷健太郎,浅井圭一郎,冈田直刚
受保护的技术使用者：日本碍子株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16