[实用新型]双频c型开口谐振环太赫兹环偶极子超表面

说明书

本实用新型是双频c型开口谐振环太赫兹环偶极子超表面，其超表面结构是由同一平面的旋转对称的两个c型开口谐振环组成，在介质层Mylar薄膜上设置c型开口谐振环的金属层，金属材料采用Al；金属层的排列形状为：两个c型开口谐振环关于z轴旋转对称；以超表面的几何中心为原点，旋转对称的两个c型开口谐振环均相距0μm～30μm，开口角度范围为10°～140°并且c型开口谐振环的外环半径和内环半径范围分别为25μm～60μm和20μm～55μm；采用“介质‑金属”结构，能够有效增强正面入射强度，在低频与高频处可以产生环偶极子，利用环偶极子在太赫兹频段的电磁性能，制备太赫兹传感器、探测器、调制器、吸波器等太赫兹器件。

技术领域

本实用新型是双频c型开口谐振环太赫兹环偶极子超表面制备，采用“介质-金属”结构的环偶极子超表面，能够有效增强正面入射强度，在低频与高频处都能产生环偶极子，利用环偶极子在太赫兹频段的电磁性能，可用于制备太赫兹传感器、探测器、调制器、吸波器等太赫兹器件。

背景技术

太赫兹(THz)波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波，位于微波和远红外之间的电磁波。太赫兹在宽带通信、雷达、医学成像、安全检查等领域有着广泛的应用。环偶极子是局部电磁激发，在确定物质的基本性质中起着关键作用，但其电磁响应通常弱于电偶极子和磁偶极子，因而难以观测。1957年Zel’dovich I B首次提出了环偶极子，因为其所具有的独特性质极大的吸引了广大学者的注意力。2007年Marinov K等人首次在理论上设计了可观测环偶极子的超材料。2010年，Kaelberer T等人用四个开口谐振环(SRRs)第一次在实验上探测到了环偶极子的存在。超材料的发展为研究环偶极子提供了一种全新的方法。近年来，3D结构的环偶极子超材料已经在微波波段、光波段、太赫兹波段实现。基于此很多结构模型被设计出来研究环偶极子及其电磁性能。超表面可视为二维结构的超材料，超表面是指一种厚度小于波长的人工层状材料，可实现对电磁波偏振、振幅、相位、极化方式、传播模式等特性的灵活有效调控。太赫兹超表面具有平面结构，易于制造，并具有稳定的共振输出。因此，它是实现环偶极子独特特性的一种好方法，并且在THz频率上具有潜在的应用。2017年，M.Gupta等人采用太赫兹不对称开口谐振环(TASR)结构证明了在二维太赫兹超材料中可实现基于环偶极子的传感器。然而M.Gupta等人设计时选取的介质材料为对太赫兹波的透过率较高的硅(Si)。但Si硬度较高、不易弯曲且易碎等缺点限制了THz超表面的应用,而在本设计中介质采用一种坚韧聚脂类高分子物(柔性材料Mylar,该商品可直接在市面上购买)，且设计并制备了一种新型结构-C型开口谐振环。因此本设计中的超表面结构具有很高的现实意义和十分广阔的应用范围。

发明内容

本实用新型采用“介质-金属”结构的太赫兹环偶极子超表面，采用一种新型的c型开口谐振环结构，介质材料的用Mylar薄膜，该结构具有双频环偶极子、谐振频率可调节等优良的性能指标。

本实用新型的技术方案如下：

双频c型开口谐振环太赫兹环偶极子超表面，其超表面是由同一平面的旋转对称的两个c型开口谐振环获得，在介质层上设置c型开口谐振环的金属层；金属层的排列形状为：两个c型开口谐振环关于z轴旋转对称；以超表面的几何中心为原点，旋转对称的两个c型开口谐振环均相距0μm～30μm，开口角度范围为10°～140°并且c型开口谐振环的外环半径和内环半径范围分别为25μm～60μm和20μm～55μm；金属层厚度为0.2μm～0.6μm；所有c型开口谐振环尺寸相同，距离相等；c型开口谐振环的金属层与介质层距离为15μm～30μm。

优选条件是：以超表面的几何中心为原点，旋转对称的两个c型金属开口谐振环均相距5μm～25μm，开口角度范围为30°～120°并且c型开口谐振环的外环半径和内环半径范围分别为30μm～55μm和25μm～50μm；金属层厚度为0.3μm～0.5μm；c型结构的金属层与介质底层距离为18μm～27μm。