[发明专利]一种太赫兹波段的单谐振器超材料多带吸波体

说明书

本发明涉及一种太赫兹波段的单谐振器超材料多带吸波体。该超材料吸波体由金属底板‑电介质‑金属图案的三明治结构组成，其中金属图案仅包含一个单独的谐振器。此单独谐振器可以激发多种谐振模式，例如LC谐振、偶极子谐振、四偶极子谐振和高阶谐振等。由这些谐振模式共同作用产生五个吸收峰，而且平均吸收率达到98％以上。在此五个吸收峰的基础上，只需要调整部分结构参数便可以产生额外的谐振模，得到六个吸收峰。本发明用单个谐振器产生多个吸收峰可以避免由多个谐振器相互作用带来的不利影响，有助于超多带吸波体的设计。

技术领域

本发明涉及超材料多带吸波体，属于人工电磁材料领域。

背景技术

超材料从发展之初便受到极大关注，因为它可以由人工制造，并且拥有许多在自然界中难以获得的奇异特性，例如负折射率、负电导率和负磁导率等。其性质主要由设计的结构和大小所决定，而且普遍具有便携、易集成的优良特点。随后，不同类型的器件便开始涌现出来。

2008年，Landy等人成功设计出了第一个超材料吸波体，该吸波体可以在单个频点实现对电磁波的完美吸收，又因为具有超材料的优点，迅速引起了众多科学工作者的兴趣。但所报道的吸波体普遍具有较少的吸收峰，为了拓展其应用面，发展超多带吸波体显得尤为重要，因此，如何实现更多的吸收峰并且保证较高的吸收率是一个亟待解决的难点。

发明内容

本发明为了解决超材料吸波体频带少、吸收率低等问题，目的在于提供一种太赫兹波段的单谐振器超材料多带吸波体，通过结构设计和调节尺寸参数可以在一定程度上调节吸收频率或吸收峰的数量。

本发明的技术方案如下：

一种太赫兹波段的单谐振器超材料多带吸波体，所述吸波体是由吸波单元在x，y方向上周期性延拓形成。所述吸波单元均包括底层金属板、中间的电介质层和表面的谐振器，所述谐振器为一个上下开口的金属圆环，中间由三根平行的金属条相连，谐振器不仅上下对称，并且左右对称。采用以上结构的吸波体，在0–6.5 Thz范围可以产生五个吸收峰，并且平均吸收率达到98%以上。五个吸收峰来源于不同的谐振机制，其中包含了LC谐振、偶极子谐振、四偶极子谐振和高阶谐振。由于只含有单个谐振器，所以避免了多谐振器单元格尺寸大的问题，而且消除了谐振器之间耦合的不利影响。

进一步，所述谐振器的圆环开口角度θ=4°~ 12°，半径r=20 ~ 40 um，环以及上下金属条宽度w= 1 ~ 5 um, 中间金属条宽度h = 20 ~ 30 um。

进一步，本发明通过适当增大开口角度θ=20°~ 28°和中间金属条的宽度h = 30 ~33 um，可以得到新的谐振模，形成六带吸波体，平均吸收率仍可以达到96%以上。

采用上述技术方案的有益效果在于：

1、本发明应用单个谐振器来激发多种谐振机制，可以实现超多带吸波体。通过合理设计单个谐振器的结构和参数，可以激发多种谐振模式来产生多个吸收峰。由于仅使用一个谐振器，缩小了单元格尺寸，消除了谐振器间耦合影响，有利于超多带吸波体设计。

2、本发明为底层金属板-电介质-金属图案的三明治结构，相对于其它多层电介质的多带吸波体，结构更简单，更利于实际制造。

3、本发明构成的吸波体在0–6.6Thz范围可以产生五个吸收峰，平均吸收率达到98%以上，而且通过适当调整结构参数可以形成六个吸收峰，因而相对于其它三带、四带吸波体，拥有更多吸收带，因此其具有高吸收率、多吸收峰等特点，具有极高的潜在应用价值。

附图说明

图1是本发明提出太赫兹波段的单谐振器超材料多带吸波体的结构示意图；

图2为本发明提出太赫兹波段的单谐振器超材料多带吸波体单元结构示意图；