[發明專利]一種抑制紅外吸收的太赫茲超材料吸波器

有效

• 申請號: 202110400793.6
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113224540B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 翁建宏;翟光杰;姚旭日;劉雪峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q17/00
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;楊青

本發明公開了一種抑制紅外吸收的太赫茲超材料吸波器，涉及超材料技術領域，包括由上到下依次層疊的第一金屬圖案層、介質層和第二金屬反射層，所述的第一金屬圖案層由整面金屬鏤去周期性排列的細線圖形形成的，所述的細線圖形包括正方形、圓形和四邊以上的多邊形中的一種或兩種以上，所述的周期性排列包括正方形排布或六邊形排布。本發明解決了現有的太赫茲超材料吸波器技術存在的對紅外頻段有大量吸收的問題，極大地抑制了紅外吸收帶來的噪聲，對于將太赫茲熱吸收型探測器的發展具有重大的意義。

技術領域

本發明屬于超材料技術領域，具體地說，是一種抑制紅外吸收的太赫茲超材料吸波器。

背景技術

太赫茲波是指頻率范圍在0.1THz-10THz的電磁波，頻段介于微波和紅外波之間。因此，對于太赫茲波的探測往往采用探測微波和探測紅外的技術手段。其中，利用探測紅外波的方法來探測太赫茲波，就不可避免地會吸收紅外波，而紅外波作為探測噪聲，是太赫茲波吸收型傳感器最大的實用化障礙。根據普朗克黑體輻射公式的計算，在室溫下，物體發射的紅外波的能量可以達到太赫茲波能量的上萬倍以上，也就是說不抑制紅外的吸收，太赫茲波吸收型傳感器就沒有實用價值，或者說，這些是紅外傳感器外帶一些太赫茲波的吸收。

超材料是新興的一種人為設計的具有超常物理特性的電磁材料，其一般具有周期性排列的亞波長結構。由于人工單元的尺寸遠小于工作波長，因此對于工作波長可以視為性能均勻的材料，也就可以通過設計人工單元的結構、尺寸、排列方式來控制超材料的電磁特性。近二十年超材料飛快發展，通過對超材料的設計已實現了很多新穎的電磁特性，包括負折射、完美吸波、可調節特性等，其中，這些特性是自然的物質所沒有的或難以實現的。

太赫茲吸波器是用于探測太赫茲波的吸收型傳感器的關鍵無源器件，通過太赫茲吸波器對太赫茲波的吸收轉化為熱，再用傳感器上熱敏材料就可以將吸收熱轉化為電信號讀出，從而實現對太赫茲波的探測，及可以實現物體的太赫茲成像和頻譜分析。

目前，關于太赫茲超材料吸波器的公開設計都存在著在紅外波段有大量吸收的事實，不失一般性，如圖1所示，為現有技術的缺陷而給出現有技術的仿真結果，對于(a)和(c)的倆種太赫茲超材料的設計，(b)圖顯示(a)設計在10—30THz紅外頻譜段有大量的吸收，(d)圖顯示(c)設計在10—30THz紅外頻譜段也有大量的吸收。因此，亟待需要一種抑制紅外波吸收的吸波器。

發明內容

鑒于上述現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種抑制紅外波吸收的太赫茲電磁吸波器，解決了現有的太赫茲超材料吸波器技術存在的對紅外頻段有大量吸收的問題，極大地抑制了紅外吸收帶來的噪聲，對于將太赫茲熱吸收型探測器的發展具有重大的意義。。

本發明的具體技術方案如下：

本發明提供一種抑制紅外波吸收的太赫茲電磁吸收器，包括第一金屬圖案層，介質層和第二金屬反射層；所述的第一金屬圖案層，介質層和第二金屬反射層從上往下依次排列；所述第一金屬圖案層由多個細窄的縫隙線分割出多個圖案，多個圖案呈周期性排列，實現抑制紅外波吸收的同時能夠對太赫茲波窄帶吸收。

所述第一金屬圖案層位于所述的介質層的上端并與所述介質層接觸。

所述第二金屬反射層位于所述的介質層的下端并與所述介質層接觸。

所述第一金屬圖案層的圖案主要由整面金屬鏤去周期性的細線圖形后形成。

可選地，所述周期性排列為：每個重復單元的細線圖形與重復單元的邊重合，構成對所述第一金屬圖案層的劃分。

可選地，所述細線的寬度為0.01um～0.3um。

可選地，所述細線圖形為方形、封閉或未封閉的圓形和與之形狀相近的四邊以上的多邊形中的一種或兩種以上，所述的圓形的半徑為4um～40um，進一步可選，所述的圓形的半徑為8.7um，