[發明專利]一種太赫茲波吸收結構

有效

• 申請號: 201710853667.X
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN109521504B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 賴耘;羅杰
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G02B5/00
• 分類號: G02B5/00
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 康正德;薛峰

本發明提供了一種太赫茲波吸收結構。該太赫茲波吸收結構包括：多層第一材料層，多層第二材料層，其與多層第一材料層交替排列，以形成層數為奇數的奇數疊層，奇數疊層的最外兩層材料層均為第一材料層，第一材料層的折射率大于第二材料層的折射率；第一和第二外層，其分別與最外兩層材料層相鄰布置；其中，第一材料層和/或第二材料層的材料選擇為光吸收材料，第一和第二外層的折射率選擇成與第二材料層的折射率相同或相近，且第一和第二外層的厚度均是第二材料層的厚度的45％?50％。該太赫茲波吸收結構對于橫電波實現了近乎全角度的完美吸收，對于橫磁波能夠實現寬角度，即0?40°范圍內的完美吸收，且在40?70°的角度范圍內有大于80％的吸收率。

技術領域

本發明涉及光學吸收材料領域，特別是涉及一種太赫茲波吸收結構。

背景技術

太赫茲波通常是指頻率在0.1-10THz的電磁波，太赫茲波表現出了一系列不同于其它電磁輻射的特殊性質，如穿透能力強、光子能量低、可得到高分辨率的清晰圖像、可進行時間分辨的光譜測量等，使其在安全檢查、醫學診斷、環境科學、信息通訊及基礎物理研究領域有著廣泛的應用。其中，太赫茲波吸收材料作為探測和成像的關鍵技術之一，成為當前太赫茲功能器件研究的熱點。在很多應用中，需要材料能夠完美吸收所有方向入射進來的太赫茲波。然而，一般的太赫茲波吸收材料只能工作在較窄的角度范圍內，尤其是，對于大入射角如入射角70°的電磁波，難以實現完美吸收。

目前，有兩種吸收材料，分別是基于材料本征吸收的太赫茲波吸收材料和基于電磁超材料設計的太赫茲波吸收材料。

基于材料本征吸收的太赫茲波吸收材料，比如，許多高分子材料的極性分子的振動和轉動頻率處于太赫茲波段，當電磁波的震蕩頻率與物質的共振頻率相近時，會發生近共振現象，從而使得高分子材料對太赫茲波產生吸收。然而，由于這類材料的阻抗與空氣不匹配，反射波總是存在，因而難以實現對太赫茲波的完美吸收。

基于電磁超材料設計的太赫茲波吸收材料，可以通過調節超材料的設計結構和尺寸可以調控其有效電磁參數，獲得這類材料與空氣的阻抗匹配，從而實現對太赫茲波的完美吸收。但這種方法設計的太赫茲波吸收體對大入射角，如入射角≥70°的太赫茲波吸收能力有限，同時其復雜的結構也會極大增加設計難度和制作成本。

發明內容

本發明的一個目的是設計在近乎任意入射角下都能實現對橫電波完美吸收的太赫茲波吸收材料。

本發明的另一個目的是設計對橫磁波有寬角度的完美吸收效果，同時該完美吸收效果對一定范圍頻率的太赫茲波都有寬角度的完美吸收效果。

本發明提供的一種太赫茲波吸收結構，包括：

多層第一材料層，

多層第二材料層，其與所述多層第一材料層交替排列，以形成層數為奇數的奇數疊層，所述奇數疊層的最外兩層材料層均為所述第一材料層，所述第一材料層的折射率大于所述第二材料層的折射率；

第一和第二外層，其分別與所述最外兩層材料層相鄰布置；

其中，所述第一材料層和/或所述第二材料層的材料選擇為光吸收材料，所述第一和第二外層的折射率選擇成與所述第二材料層的折射率相同或相近，且所述第一和第二外層的厚度均是所述第二材料層的厚度的45％-50％。

進一步地，所述第一和第二外層的厚度均是所述第一材料層的厚度的50％。

進一步地，所述第一材料層的厚度為1-5μm，所述第二材料層的厚度為5-10μm。

進一步地，所述第一和第二外層的材料相同或不同。

進一步地，所述第一和第二外層的材料均選擇成與所述第二材料層的材料相同。

進一步地，所述奇數疊層的層數小于或等于一預設層數。