[發明專利]一種寬帶可調無反射吸波器件及吸波方法

有效

• 申請號: 202110700760.3
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113556930B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 顧川川;項曉東;張鵬
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 朱陽波

本發明公開了一種寬帶可調無反射吸波器件及吸波方法，包括：泵浦層和設置于泵浦層上的吸波層，吸波層中包括吸波材料；泵浦層用于產生泵浦激光；吸波層用于接收泵浦激光，通過泵浦激光在吸波材料中誘導出自由載流子，并通過自由載流子改變吸波材料的相對介電常數，以使得吸波材料滿足預設的阻抗匹配條件；吸波層還用于接收入射電磁波，在吸波材料滿足預設的阻抗匹配條件時，對入射電磁波進行吸收。本發明的吸波器件通過泵浦激光在吸波材料中誘導出自由載流子，并通過自由載流子改變吸波材料的相對介電常數，實現吸波器件的電磁吸波功能，可根據入射電磁波的頻率調整泵浦光的光強，工作頻率可由微波調節至遠紅外，吸波頻段寬，工作帶寬長。

技術領域

本發明涉及光學和微波技術領域，尤其涉及的是一種寬帶可調無反射吸波器件及吸波方法。

背景技術

隨著電子器件的大量使用，電磁干擾已經成為一類威脅人類健康和影響電子裝置正常運行的潛在危害，電磁吸波器件不僅可用于生物健康的安全防護，還可用于電子器件的電磁屏蔽等。

傳統電磁吸波器件通常以鐵氧體為主的磁性吸波材料和碳系材料為主的介電損耗吸波材料作為電磁吸波材料，并通過化學摻雜或改變顆粒尺寸的方式，使電磁吸波材料實現低頻段阻抗匹配，這種方式使得電磁吸波器件的吸波頻段較窄，工作帶寬僅為幾個GHz且無法調節。

因此，現有技術還有待改進和發展。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種寬帶可調無反射吸波器件及吸波方法，旨在解決傳統電磁吸波器件的吸波頻段窄，工作帶寬短且無法調節的問題。

本發明解決問題所采用的技術方案如下：

第一方面，本發明實施例提供一種寬帶可調無反射吸波器件，其中，包括：泵浦層和設置于所述泵浦層上的吸波層，所述吸波層中包括吸波材料；

所述泵浦層用于產生泵浦激光；

所述吸波層用于接收所述泵浦激光，通過所述泵浦激光在所述吸波材料中誘導出自由載流子，并通過所述自由載流子改變所述吸波材料的相對介電常數，以使得所述吸波材料滿足預設的阻抗匹配條件；

所述吸波層還用于接收入射電磁波，在所述吸波材料滿足預設的阻抗匹配條件時，對所述入射電磁波進行吸收。

所述的寬帶可調無反射吸波器件，其中，所述吸波層的厚度滿足公式：

其中，z為吸波層厚度，α為吸波材料在泵浦激光頻率的吸收系數，ω_p為吸波材料的等離子體共振頻率，為吸波材料的相對介電常數在入射電磁波頻率的交流項，ω為入射電磁波的頻率，γ為吸波材料的電子散射頻率。

所述的寬帶可調無反射吸波器件，其中，所述泵浦激光的光強滿足公式：

其中，I₀為泵浦激光的光強，為泵浦激光的單光子能量，ε₀為空氣介電常數，為吸波材料的相對介電常數在入射電磁波頻率的交流項，m^*為有效質量，ω為入射電磁波的頻率，γ為吸波材料的電子散射頻率，α為吸波材料在泵浦激光頻率的吸收系數，R為吸波材料在泵浦激光頻率的反射率，e為單位電荷。

所述的寬帶可調無反射吸波器件，其中，所述阻抗匹配條件為：

其中，Z為吸波材料的阻抗，Z₀為空氣阻抗，ε_r為吸波材料的相對介電常數，μ_r為吸波材料的相對磁導率。

所述的寬帶可調無反射吸波器件，其中，所述吸波材料的遷移率為10³～10⁴cm²/V·s。