[发明专利]一种宽带可调无反射吸波器件及吸波方法

说明书

本发明公开了一种宽带可调无反射吸波器件及吸波方法，包括：泵浦层和设置于泵浦层上的吸波层，吸波层中包括吸波材料；泵浦层用于产生泵浦激光；吸波层用于接收泵浦激光，通过泵浦激光在吸波材料中诱导出自由载流子，并通过自由载流子改变吸波材料的相对介电常数，以使得吸波材料满足预设的阻抗匹配条件；吸波层还用于接收入射电磁波，在吸波材料满足预设的阻抗匹配条件时，对入射电磁波进行吸收。本发明的吸波器件通过泵浦激光在吸波材料中诱导出自由载流子，并通过自由载流子改变吸波材料的相对介电常数，实现吸波器件的电磁吸波功能，可根据入射电磁波的频率调整泵浦光的光强，工作频率可由微波调节至远红外，吸波频段宽，工作带宽长。

技术领域

本发明涉及光学和微波技术领域，尤其涉及的是一种宽带可调无反射吸波器件及吸波方法。

背景技术

随着电子器件的大量使用，电磁干扰已经成为一类威胁人类健康和影响电子装置正常运行的潜在危害，电磁吸波器件不仅可用于生物健康的安全防护，还可用于电子器件的电磁屏蔽等。

传统电磁吸波器件通常以铁氧体为主的磁性吸波材料和碳系材料为主的介电损耗吸波材料作为电磁吸波材料，并通过化学掺杂或改变颗粒尺寸的方式，使电磁吸波材料实现低频段阻抗匹配，这种方式使得电磁吸波器件的吸波频段较窄，工作带宽仅为几个GHz且无法调节。

因此，现有技术还有待改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种宽带可调无反射吸波器件及吸波方法，旨在解决传统电磁吸波器件的吸波频段窄，工作带宽短且无法调节的问题。

本发明解决问题所采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种宽带可调无反射吸波器件，其中，包括：泵浦层和设置于所述泵浦层上的吸波层，所述吸波层中包括吸波材料；

所述泵浦层用于产生泵浦激光；

所述吸波层用于接收所述泵浦激光，通过所述泵浦激光在所述吸波材料中诱导出自由载流子，并通过所述自由载流子改变所述吸波材料的相对介电常数，以使得所述吸波材料满足预设的阻抗匹配条件；

所述吸波层还用于接收入射电磁波，在所述吸波材料满足预设的阻抗匹配条件时，对所述入射电磁波进行吸收。

所述的宽带可调无反射吸波器件，其中，所述吸波层的厚度满足公式：

其中，z为吸波层厚度，α为吸波材料在泵浦激光频率的吸收系数，ω_p为吸波材料的等离子体共振频率，为吸波材料的相对介电常数在入射电磁波频率的交流项，ω为入射电磁波的频率，γ为吸波材料的电子散射频率。

所述的宽带可调无反射吸波器件，其中，所述泵浦激光的光强满足公式：

其中，I₀为泵浦激光的光强，为泵浦激光的单光子能量，ε₀为空气介电常数，为吸波材料的相对介电常数在入射电磁波频率的交流项，m^*为有效质量，ω为入射电磁波的频率，γ为吸波材料的电子散射频率，α为吸波材料在泵浦激光频率的吸收系数，R为吸波材料在泵浦激光频率的反射率，e为单位电荷。

所述的宽带可调无反射吸波器件，其中，所述阻抗匹配条件为：

其中，Z为吸波材料的阻抗，Z₀为空气阻抗，ε_r为吸波材料的相对介电常数，μ_r为吸波材料的相对磁导率。

所述的宽带可调无反射吸波器件，其中，所述吸波材料的迁移率为10³～10⁴cm²/V·s。