[實用新型]一種基于石墨烯多諧振的極化不依賴寬帶太赫茲吸波器

有效

• 申請號: 201721866639.3
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN207834582U
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 葉龍芳;陳鑫;徐開達;眭克涵;柳清伙
• 申請（專利權）人: 廈門大學;廈門大學深圳研究院
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00;G02B5/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

一種基于石墨烯多諧振的極化不依賴寬帶太赫茲吸波器，涉及太赫茲吸波器。由5層結構構成，從上至下依次為周期性石墨烯多諧振網狀結構層、上介質層、偏壓層、下介質層和金屬層；所述周期性石墨烯多諧振網狀結構層的單元結構的橫向周期和縱向周期均為正方形，石墨烯多諧振結構分別是以周期正方形四邊的中點連接組成的正方形樣式的石墨烯、周期正方形四角半徑的四分之一圓盤、周期正方形四條邊上寬度的矩形條帶組成。結構簡單，具有一般性，通過尺度變換能夠用于中紅外、遠紅外、可見光或其它頻段的電磁波的吸收。

技術領域

本實用新型涉及太赫茲吸波器，尤其是涉及一種基于石墨烯多諧振的極化不依賴寬帶太赫茲吸波器。

背景技術

太赫茲波是指頻率范圍在0.1～10THz的電磁波，介于微波和紅外之間處于宏觀電子學和微觀光子學的過渡區，相對于已經發展較為成熟的微波和光波技術，形成一個相對落后的“太赫茲間隙”，也是電磁波譜中有待進行全面研究的最后一個頻率窗口。隨著太赫茲源和檢測技術的發展，各種太赫茲器件也在近年來得到迅速發展。太赫茲吸波器是一種很重要的太赫茲功能器件，可以廣泛應用于太赫茲傳感、成像、探測、隱身等領域。2008年，Landy et al.發表在Physical Review Letters上的論文(Perfect MetamaterialAbsorber)研究設計了一款完美超材料吸波器，近年來人們研究了多種超材料吸波器新結構，然而大部分完美吸波器工作帶寬較窄，有的甚至僅能在單個頻點上達到接近全吸收的效果。考慮到實際應用需求，多帶和寬帶吸波器的研究受到廣泛的關注。目前，超材料吸波器的特性往往是確定的，器件制作之后其吸收率便不具可調性，從而限制了其在需要調控場景下的實際應用，因此開展具有吸收特性可調的寬帶吸波器研究具有十分重要的意義。石墨烯是由單層二維碳原子組成的蜂窩形狀的材料，具有獨特的電可調特性，即通過控制直流偏壓的方式改變石墨烯的電導率，能夠支持太赫茲和中紅外頻段的局域表面等離激元，是一種理想的可用于太赫茲的可調特性器件的新材料。現階段，基于石墨烯的局域表面等離激元寬帶吸波器一般由三部分組成，分別是底層金屬反射層、中間介質層和頂層的石墨烯層，例如，Zhu et al.在Applied Physics Express上發表的論文(Broadband single-layered graphene absorber using periodic arrays of graphene ribbons withgradient width)提出了一款基于石墨烯的局域表面等離激元的吸波器結構，通過底面金屬層的反射和石墨烯表面的連續局域表面等離激元共振的共同作用，能夠達到一個相對帶寬為43％的寬帶的吸收效果。然而，目前常見的寬帶太赫茲吸波器依然存在結構復雜、偏置施加困難、吸收率相對帶寬仍較窄或存在對入射波的極化敏感的問題。因此，設計結構簡單、施加容易、具有較寬相對帶寬且對于極化不依賴的寬帶太赫茲波器具有重要意義。

發明內容

本實用新型的目的在于為了減小入射太赫茲波的極化依賴和可調寬帶吸收，提供設計結構簡單、施加容易、具有較寬相對帶寬且對于極化不依賴的寬帶太赫茲波器具有重要意義的一種基于石墨烯多諧振的極化不依賴寬帶太赫茲吸波器。

本實用新型由5層結構構成，從上至下依次為周期性石墨烯多諧振網狀結構層、上介質層、偏壓層、下介質層和金屬層；所述周期性石墨烯多諧振網狀結構層的單元結構的橫向周期和縱向周期均為正方形，石墨烯多諧振結構分別是以周期正方形四邊的中點連接組成的正方形樣式的石墨烯、周期正方形四角半徑的四分之一圓盤、周期正方形四條邊上寬度的矩形條帶組成。

所述上介質層和下介質層可采用聚乙烯環烯烴共聚物，所述聚乙烯環烯烴共聚物可選自Topas等介電常數較低的絕緣體。

所述導電層可采用多晶硅等介電常數接近介質的導電材料。

所述金屬層的材料可采用銀，其厚度大于入射波的趨膚深度。