[发明专利]一种基于不等间距层叠结构的THz超宽带吸波器

说明书

本发明公开了一种基于不等间距层叠结构的THz超宽带吸波器，包括反射板及其上方的介质体，其特征在于：所述介质体呈锥形，其内部设有至少一层由结构单元周期性排列而成的金属谐振单元；所述金属谐振单元呈中心对称，由三部分金属贴片组成，包括外层的六边环形结构、中间的环形结构及内层的X型折线结构。本发明基于多层结构可以展宽吸收频带的原理进行设计，突破了传统的层间距相等的设计思想，采用不等间距的层叠结构来展宽吸收频域，实现THz波段的超宽带吸收。

技术领域

本发明涉及一种超宽带吸波器，尤其是一种基于不等间距层叠结构的THz超宽带吸波器，属于无线电通信、THz器件技术领域。

背景技术

超材料是一种具备超常物理特性，如负介电常数、负磁导率等的人工复合结构或复合材料，而且超材料的尺寸远远小于它的工作波长。最初，因为电磁波在超材料中传播时，不像传统材料满足右手螺旋法则，而是满足左手螺旋法则，因而被称为左手材料。随着研究的不断推进，人们发现，由于左手材料具有特殊的物理特性，因而具有更广泛的应用前景，引发了国内外学者的广泛关注和研究。

吸波结构是指能够吸收入射的电磁波，使通过吸波器后的反射电磁波降低的结构。使用常规材料设计的吸波器有体积大，质量大，稳定性差等缺点，而使用超材料来设计吸波器可以很好地规避这些缺点。2002年时首次提出可以使用有损耗的FSS(频率选择表面)来设计超薄的吸波器，但是这种吸波器的设计方法过于繁琐，无法得到广泛的应用。2008年，科研人员首次提出完美吸波的吸波结构，这种结构具有高吸收率、轻便、结构简单等特点。此后，研究者们不断探索，致力于做出具有角度稳定特性、极化不敏感、高吸收效率、宽吸收频带等特点的超材料吸波器。

最初，超材料吸波器的研究主要集中在微波波段，而且是窄带吸收。随着研究的推进，陆续实现了太赫兹波段和红外波段的吸波。现代科技不断发展，各种电子产品层出不穷，电磁辐射对生活的影响越来越大，飞机可能会因为电磁辐射影响正常起飞、医院的各种电子诊疗仪可能会因为电磁辐射而影响正常使用。此外，吸波结构在军事上也有重要的研究价值。在实际应用中，宽频带的吸波器具有良好的研究和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的缺陷，一种基于不等间距层叠结构的THz超宽带吸波器，通过堆叠多层间距不相等的谐振单元，实现吸波器在THz波段的超宽带吸收。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于不等间距层叠结构的THz超宽带吸波器，包括反射板及其上方的介质体，所述介质体呈锥形，其内部设有至少一层由结构单元周期性排列而成的金属谐振单元；

所述金属谐振单元呈中心对称，由三部分金属贴片组成，包括外层的六边环形结构、中间的环形结构及内层的X型折线结构。

本发明进一步限定的技术方案是：所述金属谐振单元为十层，且各层金属谐振单元之间的间距不等。

进一步的，所述金属谐振单元从下至上渐进变化，每两层金属谐振单元的中间和里层结构尺寸相同，外层六边环形结构的边长逐层递减2μm，第一层六边环形结构的边长为22.5μm，各层六边环形金属谐振单元的宽度均为0.5μm。

所述环形结构由外部的正方形贴片剪去其内切圆形贴片构成；由下而上，第一层方形环的边长为24μm，第三层方形环的边长为18μm，第五层方形环的边长为12μm，第七层方形环的边长为8μm，第九层方形环的边长为3μm。

所述X型折线结构由两个尺寸相同的“Ω”型金属贴片以及连接两个“Ω”型金属贴片的方形单元结构组合而成，所述两个“Ω”型金属贴片尺寸相同且关于x轴对称。