[发明专利]可调太赫兹宽带吸波器

说明书

本发明公开了一种可调太赫兹宽带吸波器，包括：多个周期单元；多个周期单元周期排列；周期单元为多层结构包括：贴片层、介质层和二氧化钒薄膜层，介质层位于贴片层和二氧化钒薄膜层之间，其中，在介质层上设置的多个金属贴片形成贴片层。本发明的可调太赫兹宽带吸波器，提供基于二氧化钒的吸波器结构，能够实现对太赫兹波的宽带强吸收；利用二氧化钒的温控特性，能够实现吸收性能的动态可调；吸波器性能对金属贴片位置不敏感，降低了对加工生产的要求，具有更强的实用性；结构简单，通过尺度变换可以应用于远红外、中红外等其它频段的电磁波吸收。

技术领域

本发明涉及太赫兹吸波技术领域，尤其涉及一种可调太赫兹宽带吸波器。

背景技术

太赫兹波Terahertz(THz)通常是指频率范围在0.3～10THz之间的电磁波，是电磁波谱上由电子学向光子学过渡的特殊区域。太赫兹波不但兼有微波和光波的一些特性，还具有独特的瞬态性、低能性、高穿透性和抗干扰能力，在无线通信、生物医学、成像以及传感等多个领域都具有很广阔的应用前景。但是由于缺少有效的太赫兹源和探测器，自然界中的常规材料很难应用于这一频段。为了提高太赫兹探测器件的精度和灵敏度，对太赫兹波段吸波材料的研究就显得尤为重要。

吸波材料是一种可以将入射到材料表面的电磁波转换为热能或其他形式能量的材料，可以减少电磁波的透射和反射，从而实现对电磁波的吸收。近年来，基于超材料的太赫兹吸波器的相关研究引起了人们的广泛关注。超材料是一种由人工设计的复合材料，具有很强的结构依赖性，人们可以“量需定制”，通过改变超材料的结构来实现所需要的电磁特性。与传统的吸波材料相比，超材料吸波器具有吸收强、厚度薄、质量轻、电磁参数可设计等优点，在无损检测、太赫兹成像、隐身技术等领域都具有潜在应用。通常，超材料吸波器具有固定的吸收频段和幅度，若要对其性能进行调节，必须改变其几何参数，而这对于加工好的结构是很难实现的。可调超材料吸波器是近年来新兴的研究方向，即不改变吸波器本身结构，而是利用组成材料的可调性质来改变其电磁特性，它可以在原有结构的基础上实现频率可调、“自由开关”等功能，具有更强的实用性。通过调研发现，目前提出的太赫兹超材料吸波器的结构大部分都是不可调的，而对于可调结构，很多设计过于复杂，如使用螺旋结构、多层结构等，或者不具备对称性，使其吸收效果只能在一种极化方式下才能实现。因此，需要一种新型结构简单的可调太赫兹宽带吸波器。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种可调太赫兹宽带吸波器。

根据本发明的一个方面，提供一种可调太赫兹宽带吸波器，包括：多个周期单元，所述多个周期单元周期排列；所述周期单元为多层结构，所述多层结构包括：贴片层、介质层和二氧化钒薄膜层，所述介质层位于所述贴片层和所述二氧化钒薄膜层之间，其中，在所述介质层上设置的多个金属贴片形成所述贴片层。

可选地，所述金属贴片的形状包括：圆形、矩形或菱形；其中，所述金属贴片的直径或最大边长长度为50-1000μm；所述金属贴片的材质包括：金、银、铝、钛。

可选地，所述金属贴片在所述贴片层上的位置分布包括：均匀分布、随机分布。

可选地，所述贴片层的厚度为0.1-0.5μm；所述介质层的厚度为10-100μm；所述二氧化钒薄膜层的厚度为0.1-0.5μm。

可选地，所述二氧化钒薄膜层固定在基底上，所述基底的材质包括：硅、石英；所述基底的厚度为300μm-1mm。

可选地，所述基底上镀有二氧化钒薄膜，形成所述二氧化钒薄膜层；在所述二氧化钒薄膜层上形成介质层；在所述介质层上形成金属层，按照预设的所述金属贴片的形状、数目和周期数，通过激光或光刻技术去掉所述金属层中多余的金属部分，形成所述贴片层。

可选地，当电磁波垂直入射到吸波器表面时，如果环境温度高于相变温度时，所述二氧化钒薄膜层呈现类金属的特性，吸收电磁波；如果环境温度低于相变温度时，所述二氧化钒薄膜层呈现绝缘体的特性，电磁波通过。