[发明专利]混合结构超材料太赫兹宽带吸收器

说明书

本发明公开了一种混合结构超材料太赫兹宽带吸收器。它包括太赫兹波输入端、N×N个结构单元，N为自然数，N×N个结构单元周期排列在与太赫兹波输入方向垂直的平面上。结构单元包括顶层金属微结构层、介质层以及底层金属层；顶层金属微结构层是由五个十字架形状和四个星型形状组成，顶层金属微结构层的形状依次为第一十字架、第二星型、第三十字架、第四星型、第五十字架、第六星型以及第七十字架。本发明的混合结构太赫兹宽带吸收器具有结构简单、制作方便、吸收带宽宽以及吸收率高等优点，满足在太赫兹波通信技术、生物医学、太赫兹辐射领域应用要求。

技术领域

本发明涉及吸收器，具体涉及混合结构超材料太赫兹宽带吸收器。

背景技术

太赫兹波是指频率从0.1THz到10THz，波长为3mm到30μm，其频段介于毫米波与红外光之间频谱范围的电磁波谱区域。太赫兹所处波谱中独特频段使其不仅同时微波及光波的一些特征，同时它还有具有一些独特的特点：(1)强穿透性：太赫兹能够低损耗透过电介质及非极性物体的特性使得它能够对陶瓷非透明介质透视成像，同时太赫兹波是浓烟或者风尘等低可见度环境中成像的理想光源，可用于沙漠、雾霾天气等场合。(2)低能量性：频率在1THz电磁波所具有的能量仅仅在毫电子伏特数量级，因此不会导致光致电离，因此可以放心地应用于生物样品的检测及旅客的安检。(3)光谱分辨能力强：虽然太赫兹拥有非常小的光子能量，却囊括了许多光谱信息。太赫兹此频段具有明显的吸收及色散特性。

太赫兹波吸收器是一种非常重要的太赫兹波功能器件，其在太赫兹波成像、太赫兹波医学诊断、太赫兹波通信、太赫兹波空间天文学等太赫兹波应用领域都有着广阔的应用前景，但是现有的太赫兹波吸收器结构复杂、制作困难、窄带吸收，响应速度慢。因此迫切需要研究出一种结构简单、制作方便、效率高的太赫兹波吸收器来满足太赫兹实际应用的需要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供混合结构太赫兹宽带吸收器。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种混合结构超材料太赫兹宽带吸收器，包括太赫兹波输入端、N×N个结构单元，N为自然数，N×N个结构单元周期排列在与太赫兹波输入方向垂直的平面上；每个结构单元的三维结构为长方体，长方体具有三层结构，包括顶层金属微结构层、介质层以及底层金属层，顶层金属微结构层和底层金属层分别覆盖于介质层的两侧；太赫兹波从N×N个结构单元上具有顶层金属微结构层的一侧输入；每个结构单元长方体由7个尺寸完全相同且顺次相连的长方体组成，且7个长方体中的顶层金属微结构层形状不同，由五个十字架形状和四个星型形状组成，从左到右依次为第一十字架、第二星型、第三十字架、第四星型、第五十字架、第六星型、第七十字架。

上述方案中的各部件具体参数可采用如下优选方式。

所述的N×N个结构单元中，每个结构单元长方体的长度为350μm～420μm，宽度为50μm～60μm。

所述的顶层金属微结构层为金属铜，电导率为4.561×10⁷S/m，厚度为100nm～200nm；顶层金属微结构层中，第一十字架的长度为50μm～60μm，宽度为10μm～12μm；第二星型结构由两个垂直且相同的椭圆形状组成，椭圆形状的短轴长度为14μm～16μm，长轴长度为50μm～60μm；第三十字架的长度为50μm～60μm，宽度为9μm～11μm；第四星型结构由两个垂直且相同的椭圆形状组成，椭圆形状的短轴长度为10μm～12μm，长轴长度为50μm～60μm；第五十字架的长度为50μm～60μm，宽度为8μm～10μm；第六星型结构由两个垂直且相同的椭圆形状组成，椭圆形状的短轴长度为8μm～10μm，长轴长度为50μm～60μm；第七十字架的长度为50μm～60μm，宽度为7μm～9μm。

本发明中，第一十字架、第三十字架、第五十字架、第七十字架均有两条等长度并呈矩形形状的边垂直交叉而成，十字架的长度是指任意一条边的长度。