[实用新型]一种双圆环形相变材料超宽带THz吸波器

说明书

本实用新型公开了一种双圆环形相变材料超宽带THz吸波器，包括最底层的金属反射板，所述金属反射板上方设有四层结构单元，从下至上依次为第一介质基板、中间层二氧化钒谐振层、第二介质基板及顶层二氧化钒谐振层；各层二氧化钒谐振层均由四个二氧化钒谐振单元组成，所述四个二氧化钒谐振单元的中心位于其下方贴敷的介质基板的两对角线的1/4处，其厚度均为0.2μm，且各层中对角两谐振单元的尺寸相同。本实用新型通过温度控制实现吸波器在THz波段的宽带可调谐。该吸波器工作在TM模式下，入射角度为60°时具有最好的吸收效果。该吸波器具有设计灵活、温控可调谐、大角度吸收效果好、应用范围广、功能性强等特点。

技术领域

本实用新型涉及一种双圆环形相变材料超宽带THz吸波器，属于无线电通信、THz器件领域。

背景技术

超材料具有负折射率，负介电常数等异于常规材料的特性，引起了研究者们的广泛关注。20世纪末，J.B.Pendry教授利用开口谐振环阵列和平行金属线阵列分别设计出了磁导率小于0和介电常数小于0的人工复合型材料。此后，又有学者设计出了双负材料，被应用于吸波器的设计。但常规的超材料吸波器在制备形成以后，其吸波性能就无法改变，因此，可调谐的吸波器渐渐成为人们研究的热点。目前，大部分的可调谐吸波器吸收频带的改变都是依赖于结构的变化，这样极大的限制了吸波器的应用，缺乏普适性。随着研究的推进，人们发现氧化钒的介电常数会随温度的变化而变化。二氧化钒被称为室温相变材料，其相变温度68℃，当温度低于68℃时，二氧化钒表现为介质特性，温度高于68℃时，二氧化钒表现为金属特性。由于二氧化钒这种奇特的物理性质，在可调谐吸波器领域引起了极大关注。人们利用二氧化钒的温度特性设计以二氧化钒作为谐振材料的吸波器，通过温控实现对吸波器吸收频带的调谐，而不需要依赖于外部器件。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，一种双圆环形相变材料超宽带THz吸波器，通过外部温控转换二氧化钒谐振单元的介质、金属状态，从而实现吸波器在THz波段的动态调谐。

本实用新型提供双圆环形相变材料超宽带THz吸波器，包括底层反射板，所述底层反射板上设置有四层结构单元，所述四层结构单元从下至上依次为第一介质基板、中间二氧化钒谐振层、第二介质基板及顶部二氧化钒谐振层；所述中间及顶部二氧化钒谐振层均包括四个二氧化钒谐振单元，四个二氧化钒谐振单元的中心位于介质基板两对角线的1/4处，其厚度均为0.2μm，且各层中对角两谐振单元的尺寸相同。本实用新型谐振单元的材料采用相变材料二氧化钒，可以通过温控实现该吸波器在THz波段的动态调谐。该吸波器工作在TM模式下，入射角度为60°时具有最好的吸收效果。

本实用新型进一步限定技术方案为：所述顶部二氧化钒谐振层的四个二氧化钒谐振单元均由内外两部分组成，外部的谐振单元为内齿形圆环，内部的谐振单元为外齿形圆环，齿形结构的间距均为20°，环宽及齿形宽度相等，厚度均为0.2μm。左上方二氧化钒谐振单元的外层圆环的外半径为17.5μm，内层圆环的外半径为7.5μm，环宽2μm，右上方二氧化钒谐振单元的外层圆环的外半径为12μm，内层圆环的外半径为7μm，环宽1μm。

进一步的，所述中间二氧化钒谐振层的四个二氧化钒谐振单元均为开缝圆形片，厚度均为0.2μm。左上方二氧化钒谐振单元的半径为20μm，缝宽0.4μm，右上方二氧化钒谐振单元的半径为19.5μm，缝宽0.4μm。

进一步的，所述二氧化钒谐振单元有两种状态，低温状态和高温状态，所述低温状态的温度低于68℃，所述高温状态的温度大于或等于68℃；当所述二氧化钒谐振单元处于低温状态时，呈介质特性，其电导率为10.62S/m，当所述二氧化钒谐振单元处于高温状态时，呈金属特性,其电导率为276000S/m。

进一步的，所述第一、二介质基板为方形板，其边长为80μm，第一介质基板的厚度为2μm，第二介质基板的厚度为4μm，材料为无损耗的聚酰亚胺。

进一步的，所述金属反射板为方形板，其边长为80μm，厚度为0.4μm，材料为金。