[發明專利]一種微波及太赫茲波段的寬帶吸收超材料

在審

• 申請號: 202010156831.3
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111342238A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 畢競;紀艷平;吳誠;胡海城;羅菲;胡曉倩;張文;劉娟;凌百川
• 申請（專利權）人: 安徽華夏顯示技術股份有限公司
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q17/00;G02B1/00
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

本發明公開了一種微波及太赫茲波段的寬帶吸收超材料，涉及超材料技術領域，包括環形諧振器、第一介質層、第一金屬反射層、第二介質層、電阻膜層、第三介質層和第二金屬反射層，環形諧振器由多個單元器件構成，多個單元器件呈周期性排列，單元器件包括大金屬環和小金屬環，小金屬環位于大金屬環的內側，大金屬環的橫截面寬度小于小金屬環的橫截面寬度。本發明解決了目前跨波段超材料吸收帶寬有限且加工困難的問題，利用偶極子諧振吸收原理，結構簡單，寬帶吸收超材料周期小，制造精度要求低；寬帶吸收超材料具有跨波段寬帶高吸收率的效果，具備跨波段多功能的優勢。

技術領域

本發明涉及超材料技術領域，特別是涉及一種微波及太赫茲波段的寬帶吸收超材料。

背景技術

超材料是一類具有特殊性質的人造材料，這些材料是自然界沒有的。它們擁有一些特別的性質，比如讓光、電磁波改變它們的通常性質，而這樣的效果是傳統材料無法實現的。自從2008年Landy等人提出了第一個完美超材料吸收器以來，超材料吸收器作為近年來超材料的一個重要分支引起了人們的極大興趣，特別是以太赫茲超材料吸收器為基礎的完美吸收器是最典型的代表，它可以克服天然材料與太赫茲波之間的弱作用，從而在通信、探測、成像和雷達等領域得到廣泛的應用。然而，目前這些超材料吸收器的實現大多基于電磁共振現象，僅在較窄帶寬的情況下達到峰值吸收，限制了其應用范圍。太赫茲波通常指跨越(0.1-10)THz的電磁頻譜，它是微波和紅外波段之間的過渡頻段，因此太赫茲波和微波具有相似的特性。例如，這兩個波段的波長較長，可以遠距離通信；其光子能量較低，可用于低損傷探測和成像；頻帶較寬，可攜帶更多信息；對能夠探測到的非極性材料具有很強的穿透性。微波超材料吸收器和太赫茲超材料吸收器在很多領域具有重要的應用價值。一種能同時吸收微波和太赫茲波的跨波段超材料寬帶吸收器，能夠滿足兩個波段的通信、探測、成像和隱身等要求。然而，目前關于跨帶超材料吸收器的文獻報道卻很少，而且跨波段結構較復雜，實現的是窄帶吸收。吸收率A由公式A＝1-R-T＝1-|S11|2-|S21|2可求得，其中S11和S21分別表示材料的反射系數和透射系數，R＝|S11|2是反射率，T＝|S21|2是透射率。相對吸收帶寬W_RAB定義為W_RAB＝2(f_u-f_l)/(f_u+f_l)，其中，f_u和f_l分別表示吸收率大于50％的最高和最低頻率點。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種微波及太赫茲波段的寬帶吸收超材料。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

一種微波及太赫茲波段的寬帶吸收超材料，包括環形諧振器、第一介質層、第一金屬反射層、第二介質層、電阻膜層、第三介質層和第二金屬反射層，所述環形諧振器、第一介質層、第一金屬反射層、第二介質層、電阻膜層、第三介質層和第二金屬反射層從上往下依次排列，所述環形諧振器由多個單元器件構成，多個單元器件呈周期性排列，實現對入射微波和太赫茲波的寬帶諧振吸收，所述單元器件包括大金屬環和小金屬環，小金屬環位于大金屬環的內側，大金屬環的橫截面寬度小于小金屬環的橫截面寬度。寬帶吸收超材料通過光刻技術和印制電路板技術制作完成。

優選的，所述大金屬環和小金屬環均為閉合環，大金屬環呈方形或圓形或多邊形，小金屬環呈方形或圓形或多邊形。大金屬環和小金屬環的形狀便于加工生產。

優選的，單個單元器件中大金屬環的數量為1個，小金屬環的數量為2～6個。相鄰的小金屬環吸收帶寬部分重疊。調節環形諧振器單元器件中金屬環的形狀、個數及介質層的厚度可以改變寬帶吸收超材料對微波及太赫茲波的吸收效果。