[发明专利]一种超材料吸收器、装置、系统及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超材料吸收器、装置、系统及其制备方法，涉及太赫兹电磁波超材料技术领域；超材料吸收器包括，金属微谐振器结构层、石墨烯结构层、透光介质层和反射金属层。在外部激光和/或外部电压作用下，石墨烯结构层和金属微谐振器结构层与太赫兹电磁波形成等离子共振，所述等离子共振与透光介质层形成的法布里‑珀罗干涉共振相互耦合对太赫兹电磁波进行吸收。通过调节外部激光和/或外部电压的参数导致石墨烯结构层的电导率发生变化以调节所述等离子共振的强度，进而改变所述法布里‑珀罗干涉共振与所述等离子共振的相互耦合强度，从而控制太赫兹电磁波的吸收强度，实现对太赫兹电磁波的吸收率和吸收频率的有效、灵活调控。

技术领域

本发明涉及太赫兹电磁波超材料技术领域，特别是涉及一种超材料吸收器、装置、系统及其制备方法。

背景技术

太赫兹(THz)频带又称为THz空隙。太赫兹技术已经成为21世纪10大核心技术之一。太赫兹波是电磁波的一种，波长大概在30μm到3000μm范围内，介于微波与红外线之间。

太赫兹的光子能量很低、穿透性很高，能与生物大分子发生共振，具有生物指纹图谱特征。这些独特的电磁波特征使得太赫兹技术广泛的应用在生物医疗、通讯、公共安全等方面。因此，对太赫兹电磁波的吸收和调控成为目前科研的焦点。而目前现有的太赫兹波吸收器难以有效的、灵活地对太赫兹波的吸收进行动态调控。

发明内容

本发明目的是提供一种超材料吸收器、装置、系统及其制备方法，通过外部施加激光和电压相结合的调制方式，能够实现对太赫兹电磁波的吸收率和吸收频率的有效、灵活调控。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种超材料吸收器，包括：

透光介质层；

反射金属层，设置在所述透光介质层的下表面；

石墨烯结构层，设置在所述透光介质层的上表面；

金属微谐振器结构层，设置在所述石墨烯结构层上；所述金属微谐振器结构层为具有总线拓扑结构的金属层；

在外部激光和/或外部电压作用下，所述石墨烯结构层和所述金属微谐振器结构层与太赫兹电磁波形成等离子共振；

在太赫兹电磁波传递至所述透光介质层时，所述透光介质层形成法布里-珀罗干涉共振，所述等离子共振与所述透光介质层形成的法布里-珀罗干涉共振相互耦合；

在工作状态下，通过调节外部激光和/或外部电压的工作参数，调节所述等离子共振的强度，以改变所述法布里-珀罗干涉共振与所述等离子共振的相互耦合强度，进而控制太赫兹电磁波的电磁响应。

可选地，所述金属微谐振器结构层至少包括一个基本金属单元；所述基本金属单元包括一条总线金属条、若干条支线金属条和与所述支线金属条数量相同的金属块；

若干条所述支线金属条的一端分别与所述总线金属条连接，每条所述支线金属条的另一端连接一个所述金属块。

可选地，当所述金属微谐振器结构层包括多个基本金属单元时，所述基本金属单元通过所述总线金属条相互连接并呈阵列式排列。

可选地，所述石墨烯结构层设置有基本石墨烯单元；所述基本石墨烯单元的数量与所述基本金属单元的数量相同，且所述基本石墨烯单元按照所述基本金属单元的排列形式布置；

所述基本石墨烯单元划分为石墨烯区域和空白区域；所述石墨烯区域为覆盖石墨烯的区域，所述空白区域未覆盖石墨烯；

所述基本石墨烯单元的所述石墨烯区域为所述基本金属单元中所述总线金属条、所述支线金属条以及排列顺序为偶数的金属块的投影区域，所述基本石墨烯单元的所述空白区域为所述基本金属单元中排列顺序为奇数的金属块的投影区域。