[發明專利]一種太赫茲波吸波體、制備方法及應用

有效

• 申請號: 201710488566.7
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107275796B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 易飛;甘如雷;陳宇遙;談小超;李君宇;楊奧;郭頌;蔣順
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00;G02B5/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;李智

本發明公開了一種太赫茲波吸波體、制備方法及應用，該太赫茲吸波體包括從上至下依次排列的天線陣列、介質層以及金屬層，天線陣列包括多個呈陣列排布的天線單元，天線單元包括四個呈旋轉對稱的天線結構，天線結構呈未封閉的凹字形結構，天線結構開口位于凹字形左側；介質層厚度為使經過天線陣列反射的反射光和經過金屬層反射的反射光相位相差π，由于天線結構呈未封閉的凹字形結構，能夠在天線結構所占據面積小情況下增加天線結構的有效長度，實現對太赫茲波段光吸收，介質層厚度使經過天線陣列反射的反射光和經過金屬層反射的反射光相消，進而提高太赫茲吸波體的吸收率。

技術領域

本發明屬于太赫茲波吸收體領域，更具體地，涉及一種太赫茲波吸波體、制備方法及應用。

背景技術

THz波(太赫茲波)或稱為THz射線(太赫茲射線)是從上個世紀80年代中后期，才被正式命名的，在此以前科學家們將此統稱為遠紅外射線。太赫茲波是指頻率在0.1THz到10THz范圍的電磁波，波長大概在0.03mm到3mm范圍，介于微波與紅外之間。

超表面是人工制造的具有亞波長量級尺寸的周期單元結構，其周期長度一般小于入射波長，它與電磁波互相作用時將在金屬表面發生等離子體諧振效應，吸收峰通常出現在諧振頻率附近，一般可以通過調整超表面的幾何結構參數與材料性質對吸收峰進行調控，其高度的人工可操作性與廣泛的應用前景受到各國研究人員的關注。

近年來,研究人員在等離激元光學天線以及能量的吸收過程方面進行了大量的研究。由于太赫茲波的獨特性能，使其在寬帶通信、雷達電子對抗、太赫茲成像、無損檢測、安防等領域展現出了巨大的潛力，因此基于電磁超表面光學天線的太赫茲吸收體,引起了人們極大的興趣。

過去幾年里,大量的納米結構被應用到紅外吸收體的設計上。但是這些結構多數對入射光的入射角和偏振態敏感，吸收效率不高，同時制備工藝困難。其次，當天線為亞波長尺寸時，經典的基于十字天線、圓盤陣列天線的紅外吸波體，其選擇吸收波長大多在近紅外、中紅外波段，而在太赫茲波段吸收率不佳。要想實現在太赫茲波段的全吸收，必須增大十字、圓盤天線結構尺寸，失去了微納結構的優勢。

此外，傳統的紅外氣體傳感器根據NDIR的原理，紅外光源發出紅外輻射，經過充滿待測氣體的氣室，紅外輻射波經過氣室與待測氣體充分吸收后，經過一個濾光片的濾波，目的是把待測氣體特征吸收峰之外的紅外能量濾除，即實現選擇性吸收，只留下可以反映光譜光強變化的那部分能量，再被紅外探測器接收，實現探測目的。但是這種探測系統，如圖5所示，多是采用分離光學元器件的方式，光學加工要求高，器件不易于進一步集成，成本高，封裝技術難度大。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種太赫茲波吸波體、制備方法及應用，旨在解決由于陣列天線結構使現有太赫茲吸波體的尺寸無法兼顧小尺寸和高吸收率的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種太赫茲波吸波體，包括：

從上至下依次排列的天線陣列、介質層以及金屬層，

天線陣列包括多個呈陣列排布的天線單元，天線單元包括四個呈旋轉對稱的天線結構，天線結構呈未封閉的凹字形結構，天線結構開口位于凹字形左側；能夠增加天線結構的有效長度，實現對太赫茲波段光吸收；

介質層厚度為使經過天線陣列反射的反射光和經過金屬層反射的反射光相位相差π。

上述太赫茲吸波體中，由于天線結構呈未封閉的凹字形結構，能夠在天線結構所占據面積小情況下增加天線結構的有效長度，實現對太赫茲波段光吸收。介質層厚度為使經過天線陣列反射的反射光和經過金屬層反射的反射光相位相差π，實現經過天線陣列反射的反射光和經過金屬層反射的反射光相消，由太赫茲吸波體反射光強度變弱，提高太赫茲吸波體的吸收率。

優選地，通過增加天線結構的凹陷深度增大太赫茲吸波體中心吸收波長的值。