[發(fā)明專利]一種紅外多波段極化不敏感超材料吸波器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810311637.0
• 申請(qǐng)日: 2018-04-09
• 公開（公告）號(hào): CN108761588A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉暢;亓麗梅;陳智嬌;姚遠(yuǎn);俞俊生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B5/00
• 分類號(hào): G02B5/00;G02B1/00
• 代理公司: 北京風(fēng)雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 陳宙

本申請(qǐng)公開了一種紅外多波段極化不敏感超材料吸波器，由多個(gè)基本單元在同一平面上沿橫向及縱向二維周期排列而成；其中，每個(gè)基本單元包括三層，從上至下依次為貼片層、介質(zhì)層和金屬層。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及紅外波段吸波材料技術(shù)領(lǐng)域，例如涉及一種紅外多波段極化不敏感超材料吸波器。

背景技術(shù)

吸波材料在電磁屏蔽、探測及隱身材料等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)吸波材料包括鐵氧體、金屬鐵粉、碳化硅、導(dǎo)電纖維等，具有吸收強(qiáng)的特點(diǎn)，但也存在吸波頻帶窄、密度大等缺點(diǎn)。近年來，基于超材料的新型吸波材料的相關(guān)研究引起了人們的廣泛關(guān)注。這是因?yàn)槌牧鲜且环N由人工設(shè)計(jì)的復(fù)合材料，具有很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)依賴性，人們可以“量需定制”，通過改變超材料的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)所需要的電磁特性。與傳統(tǒng)的吸波材料相比，超材料吸波器具有吸收強(qiáng)、厚度薄、質(zhì)量輕、電磁參數(shù)可設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，具有更重要的應(yīng)用前景。目前研究的超材料吸波器一般只在一個(gè)頻段范圍具有較好的吸收特性，并且往往針對(duì)某一種極化方式具有吸收特性，而另一種極化方式?jīng)]有吸收，或吸收不一致。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N紅外多波段極化不敏感超材料吸波器，由多個(gè)基本單元在同一平面上沿橫向及縱向二維周期排列而成；其中，每個(gè)基本單元包括三層，從上至下依次為貼片層、介質(zhì)層和金屬層。

附圖說明

圖1A為本發(fā)明實(shí)施例的基本單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1B為本發(fā)明實(shí)施例的紅外多波段極化不敏感超材料吸波器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例在x極化和y極化的平面波沿z軸正向入射時(shí)的吸收率示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本申請(qǐng)的技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明實(shí)施例提出一種紅外多波段極化不敏感超材料吸波器，可以在近紅外波段實(shí)現(xiàn)與偏振無關(guān)的多波段極化不敏感的吸波效果，且器件尺寸小，設(shè)計(jì)簡單，易于加工。

所述吸波器是由多個(gè)基本單元在同一平面上沿橫向及縱向二維周期排列而成。每個(gè)基本單元包括三層，從上至下依次為貼片層、介質(zhì)層和金屬層。所述貼片層由若干三角形、正方形和挖孔正方形的金屬貼片對(duì)稱排列而成，材料為金、銀和鋁等金屬材料，厚度為0.1um～0.5um；介質(zhì)層為有機(jī)高分子聚合薄膜材料，厚度在10um～100um之間；金屬層的材料為金或銀等，厚度大于其趨膚深度。

所述吸波器的制備方法舉例如下：使用石英玻璃或硅等作為基底固定結(jié)構(gòu)，總尺寸與吸波器的實(shí)際尺寸相同，厚度通常在300um～1mm之間。實(shí)際加工時(shí)，先在基底上鍍上一層金屬薄膜，然后采用化學(xué)或物理方法在其上形成介質(zhì)層；在介質(zhì)層上按照設(shè)計(jì)的貼片形狀、數(shù)目和周期數(shù)，通過化學(xué)沉積的方法，形成金屬貼片層。

工作在近紅外波段時(shí)，所述吸波器的工作過程舉例如下：

首先，創(chuàng)建xyz坐標(biāo)系，吸波器在xy平面周期性排列，z軸垂直于吸波器表面。

當(dāng)平面電磁波沿z軸垂直入射到吸波器表面時(shí)，由于超材料的諧振作用，在工作波段內(nèi)吸波器表面與自由空間實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，反射近乎為零。同時(shí)由于金屬層底板的存在，傳輸為零，大部分波被消耗在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，轉(zhuǎn)化為熱能或其他形式的能量，從而實(shí)現(xiàn)了吸收的效果。

所述吸波器能夠在近紅外波段實(shí)現(xiàn)對(duì)波的多波段的較寬帶吸收，通過合理設(shè)置參數(shù)，在142～159THz、193～200THz及233～245THz三個(gè)波段內(nèi)均可實(shí)現(xiàn)超過80％的吸波效果。

另外，由于使用對(duì)稱設(shè)計(jì)，因此對(duì)x方向和y方向偏振的平面波都具有完全相同的吸波性能，在入射波極化方式改變時(shí)，無需更換器件，具有泛用性。

再有，由于采用周期性結(jié)構(gòu)，因此在結(jié)構(gòu)上簡單緊湊，便于大規(guī)模集成。