[發明專利]可變吸收率的超寬帶太赫茲吸收器

有效

• 申請號: 202110036868.7
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112886274B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 李九生;陳翊
• 申請（專利權）人: 之江實驗室;中國計量大學
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種可變吸收率的超寬帶太赫茲吸收器。它包括太赫茲波輸入端、激光輸入端、N×N個正方形單元結構，N為自然數，N×N個正方形單元結構周期排列在與太赫茲波輸入方向垂直的平面上；單元結構包括頂層光導硅結構層和襯底金屬板；其中，頂層光導硅結構層位于襯底金屬板上方，其橫截面由圓環與12片渦旋片組成，每片渦旋片由4條圓弧相交而成，12片渦旋片等間距環繞于圓環的圓周上且旋向均朝向同一方向。本發明的可變吸收率的超寬帶太赫茲吸收器具有制作方便、方便調節、吸收帶寬大等特點，滿足太赫茲波系統的應用要求。

技術領域

本發明涉及太赫茲波吸收器，尤其涉及一種可變吸收率的超寬帶太赫茲吸收器。

背景技術

太赫茲波是指頻率從0.1THz到10THz，波長為3mm到30μm，其頻段介于微波與紅外光之間的電磁波譜區域。太赫茲所處的獨特頻段使其具有低能量型、強穿透性、吸水性、瞬態性、指紋譜性等多種特性，在醫學診斷、通信、成像、空間天文學、安檢等多個領域都具有潛在應用。在過去一段時間里，受限于太赫茲波產生和檢測方法的缺失，人們對太赫茲波段電磁輻射性質所知甚少。隨著相應技術的產生與突破，太赫茲波憑借其獨特的優越特性愈發收研究者關注。現如今，太赫茲技術科學已成為了科技發展與信息產業升級的一條必經之路。

太赫茲吸收器是一種非常重要的太赫茲波功能器件，其在太赫茲雷達、太赫茲通信、太赫茲波成像等太赫茲波應用領域都展示出了廣闊的應用前景。雖然部分太赫茲吸收器的加工技術已趨近成熟，但往往結構復雜、吸收帶寬窄，且實際制作成本較高，對加工工藝與加工環境有嚴苛的需求。因此迫切需要研究出一種結構簡單、吸收效率高、吸收寬帶大的太赫茲吸收器來滿足太赫茲系統實際應用需要。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是克服現有技術的不足，提供可變吸收率的超寬帶太赫茲吸收器，吸收帶寬達可達7.11THz。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種可變吸收率的超寬帶太赫茲吸收器，它包括N×N個正方形周期單元結構，N為自然數；N×N個單元結構周期排列在與太赫茲波輸入方向垂直的平面上；每個單元結構包括頂層光導硅結構層和襯底金屬板，頂層光導硅結構層安裝于襯底金屬板上，所述的襯底金屬板板面為正方形，N×N個單元結構的襯底金屬板連續拼接；所述的頂層光導硅結構層為柱體，其橫截面由圓環與12片渦旋片組成，每片渦旋片由4條圓弧相交而成，12片渦旋片等間距環繞于圓環的圓周上且旋向均朝向同一方向；頂層光導硅結構層的頂面作為太赫茲波輸入端和激光輸入端，當太赫茲波從太赫茲波輸入端輸入時，通過外加激光改變頂層光導硅結構層的光導硅電導率，達到吸收器吸收率可變的功能。

上述方案中的各部件具體參數可采用如下優選方式：

作為優選，所述頂層光導硅結構層的材料為光導硅，厚度為40μm～60μm；12個渦旋片以相同的圓心角間距分布在圓環的周向，且與圓環連接為一體。

作為優選，在每一個單元結構的俯視圖中，所述頂層光導硅結構層的軸心與襯底金屬板的中心重合。

進一步的，在每一個單元結構的俯視圖中，所述圓環的外半徑為2.2μm～2.6μm，內半徑為1μm～2μm，組成12片渦旋片中的一片渦旋片的4條圓弧中，第一條圓弧和第二條圓弧所在圓的圓心均與所述圓環的圓心重合，第一條圓弧所在圓的半徑與圓環的外半徑相同，第二條圓弧所在圓的半徑為3μm～6μm，第三條圓弧所在圓的圓心距離襯底金屬板下側邊界線和左側邊界線距離分別為8μm～9μm和9μm～10μm，第三條圓弧所在圓的半徑為6μm～7μm，第四條圓弧所在圓的圓心距離襯底金屬板下側邊界線和左側邊界線距離分別為7μm～8μm和9μm～10μm，第四條圓弧所在圓的半徑為4μm～5μm，而其余11片渦旋片由這一片渦旋片沿所述圓環周向等間距陣列布置而成。

作為優選，所述襯底金屬板的材質為銀，邊長為10μm～14μm，厚度為1μm～2μm。