[發明專利]一種三層圓形內外雙諧振腔寬帶太赫茲波超表面吸收器

在審

• 申請號: 202110116855.0
• 申請日: 2021-01-28
• 公開（公告）號: CN112909569A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 樓英超;陳彭;徐亮;林婷艷;方波;魏益松;王佳賽;王銘陽;丁玉林
• 申請（專利權）人: 中檢質技檢驗檢測科學研究院有限公司;中國計量大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q17/00
• 代理公司: 杭州惟臻專利代理事務所(普通合伙) 33398
• 代理人: 陳輝

本發明公開了一種三層雙諧振寬帶太赫茲波吸收器。它包括底層金屬銅層、襯底硅和三層金屬介質疊加排列；其中金屬銅層位于最底層，其上覆蓋薄層硅，最上層是三層金屬介質堆疊結構，與其他太赫茲吸收器相比，通過改變表層金屬環的角度實現超表面結構獲得更寬的工作頻寬，內部諧振腔設計進一步拓展帶寬，三層結構更好的吸收外部能量且保證了最小厚度實現最大吸收效益，且每層對角環均采用對稱設計，保證吸收器功能的穩定性。從設計角度出發，減少了傳統設計的超表面吸收器層數。本發明具有結構簡單，寬帶吸收，易加工與易實現等優點。

技術領域

本發明吸收器，尤其涉及一種三層圓形內外雙諧振腔寬帶太赫茲波超表面吸收器。

背景技術

太赫茲波段是指頻率在0.1～10THz(波長在30μm～3mm區間)的電磁波。其低能性、高穿透性、指紋譜性、寬帶性、瞬態性和相干性等特性常常應用于生物醫學成像、安全檢查、雷達、天文學、通信技術、無損檢測等領域。由于太赫茲在電磁波頻段中處于微波段與紅外波段之間，兼具微波與光波的一些特性，但又不能完全應用低頻或高頻理論。雖然自然界能與太赫茲響應的物質不多，導致太赫茲應用較少，但電磁超表面的出現，為太赫茲的實際應用提供了條件。

吸收器是太赫茲應用發展中最重要的方向之一，而現存太赫茲吸收器設計中普遍存在工作頻帶窄，結構厚，吸收率低，不易加工等問題。針對以上缺點，本發明設計了一種頻帶寬，性能穩定，結構簡單易加工且具有寬帶吸收特性的一種三層雙諧振寬帶太赫茲波吸收器。

超材料是指工作在亞波長，電磁參數(包括介電常數與磁導率)可人為設計的一種周期陣列結構，與天然材料相比有著特殊的物理性質(例如負折射率，逆多普勒效應，完美透鏡等)，在太赫茲頻段應用超材料可以對太赫茲波的振幅、相位、偏振特性與傳輸特性進行有效的調控，從而對太赫茲頻段的應用提供新的啟發。

發明內容

本發明提供一種三層圓形內外雙諧振腔寬帶太赫茲波超表面吸收器，技術方案如下：

三層雙諧振寬帶太赫茲波吸收器。它包括底層金屬銅層、襯底硅和三層金屬介質疊加排列；其中金屬銅層位于最底層，其上覆蓋薄層硅，最上層是三層金屬介質堆疊結構，與其他太赫茲吸收器相比，通過改變表層金屬環的角度實現超表面結構獲得更寬的工作頻寬，內部諧振腔設計進一步拓展帶寬，三層結構更好的吸收外部能量且保證了最小厚度實現最大吸收效益，且每層對角環均采用對稱設計，保證吸收器功能的穩定性。從設計角度出發，減少了傳統設計的超表面吸收器層數。本發明具有結構簡單，寬帶吸收，易加工與易實現等優點。

接地層為金屬銅，單元尺寸300×300μm，厚度t＝18μm。襯底采用純度較高的硅層，300×300μm，厚度a＝3μm。介質材料采用最常用的聚酰亞胺材料，介電常數ε_r＝3.5,厚度h＝8μm。以最下層幾何金屬為參照，中層和下層表面大小依次為其0.8倍與0.6倍放縮，厚度不變。表面設計的幾何型狀圓形與內部諧振設計見附圖。

本發明具有結構簡單緊湊，尺寸小，超寬帶吸收和易實現等優點。

附圖說明：

圖1是三層圓形內外雙諧振腔寬帶太赫茲波超表面吸收器的CST三維建模圖；

圖2是三層圓形內外雙諧振腔寬帶太赫茲波超表面吸收器的三維結構示意圖；

圖3是最底層圓形內外雙諧振腔寬帶太赫茲波超表面吸收器的主視圖；

圖4是三層圓形內外雙諧振腔寬帶太赫茲波超表面吸收器的仿真性能曲線圖。

具體實施方案

如圖1～3所示，三層圓形內外雙諧振腔寬帶太赫茲波超表面吸收器。它包括底層金屬銅層、襯底硅和三層金屬介質排列；其中金屬銅層位于最底層，其上覆蓋薄層硅，最上層是三層介質金屬堆疊結構，設計的金屬幾何結構采用對角對稱，減少結構計算量。