[发明专利]一种红外波段极化不敏感的宽带超材料吸波器

说明书

本发明提供的是一种红外波段极化不敏感的宽带超材料吸波器。该超材料吸波器由多个吸波器单元构成，吸波器单元由自下而上依次设置的底层金属薄膜1，中间损耗介质层2和顶层金属薄膜组成，底层金属薄膜1、中间损耗介质层2和顶层金属薄膜之间相互贴合。所述底层金属薄膜1是全金属薄膜，顶层金属薄膜是圆环31、圆环32和圆环33组成，圆环31的几何中心、圆环32的几何中心、圆环33的几何中心、中间损耗介质层2的几何中心以及底层金属薄膜1的几何中心在一条直线上。本发明提供的超材料吸波器具有高吸收率、极化不敏感和宽波带特性，具有很高的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及红外技术领域，具体涉及一种极化不敏感的宽带超材料吸波器。

背景技术

随着现代科学技术的快速发展，以电磁波为媒介被广泛应用于卫星通信、雷达探测、无线电广播、热成像仪等。同时，电磁波辐射对周围环境的负面影响也日益增大，例如由于电磁波的存在，影响通信质量，干扰仪器正常工作，并且电磁波辐射也会影响人类身体健康。因此，治理电磁波污染，对电磁波进行屏蔽、吸收变得越来越重要。

超材料是一种由亚波长微结构单元按照一定规律排列所构成的人工材料。由于微结构单元的尺寸远小于工作波长，因此相对于工作波长而言是一种性能均匀的材料。超材料的优点在于可以通过调节微结构单元的几何形状、尺寸和分布形式来任意控制材料的电磁属性，从而获得多种新奇的特性，例如，负折射、高折射率以及高吸收等。基于超材料的完美吸波器具有体积小、厚度薄、吸收强等优点，可应用于微型测辐射仪、光探测器、热成像、电磁隐身等领域。

目前，研究人员已经提出了多种超材料吸波器结构，但这些吸波器结构的工作频段主要局限在单个、双个和多个波带的电磁吸波器已不能满足实际应用的需求。因此，如何实现宽波带的电磁吸波器，是一个急需要解决的问题。本发明提出的超材料吸波器在2.28～6.57微米内实现了90％的高吸收率，而且还具有极化不敏感特性，因此具有很高的工程应用价值。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种工作于红外波段的具有极化不敏感特性的宽带超材料吸波器。

本发明的目的是这样实现的：该超材料吸波器由多个吸波器单元构成，吸波器单元由自下而上依次设置的底层金属薄膜1，中间损耗介质层2和顶层金属薄膜组成，底层金属薄膜1、中间损耗介质层2和顶层金属薄膜之间相互贴合。所述底层金属薄膜1是全金属薄膜，顶层金属薄膜是圆环31、圆环32和圆环33组成，圆环31的几何中心、圆环32的几何中心、圆环33的几何中心、中间损耗介质层2的几何中心以及底层金属薄膜1的几何中心在一条直线上。

作为优选，每个吸波器单元的横剖面都为正方形，其边长为1.5～1.8微米。

作为优选，底层金属薄膜1、圆环31、圆环32和圆环33的厚度均为0.2～0.4微米，由铬制成。

作为优选，圆环31的外半径r1和内半径r2分别为0.25微米和0.22微米。

作为优选，圆环32的外半径r3和内半径r4分别为0.38微米和0.35微米。

作为优选，圆环33的外半径r5和内半径r6分别为0.55微米和0.52微米。

作为优选，中间介质层2是二氧化硅，其厚度t为0.41～0.49微米。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1.超材料吸波器的顶层采用三个同心金属圆环组成，结构简单，紧凑，完美对称，易于实现，还可以使吸波器具有极化不敏感特性；

2.本发明提出的超材料吸波器，可以在2.28～6.57波长范围内实现宽带吸收，吸收率均不小于90％；

3.本发明提出的超材料吸波器结构所用材料皆为常规材料，易于实现。

附图说明