[发明专利]一种大带宽强吸收超材料近红外吸波材料的设计方法

摘要

本发明公开了一种大带宽强吸收超材料近红外吸波材料的设计方法。本发明步骤如下：1.根据有效介质理论，并通过CST微波工作室仿真得到S参数，仿真时采用频域计算模式；周期性单元结构在x和y方向为周期性分布，并将其设置为周期性边界条件。结合扫描得到的参数和，计算出阻抗值。2.通过改变单元结构的周期和钛的谐振圆盘的尺寸，调节对应的吸收频率，将多个不同尺寸的谐振圆盘水平地放入一个单元内，使不同的谐振圆盘对应的吸收谱线叠加。本发明采用高损耗的金属能够使简单结构获得宽带吸波效果。将单一尺寸的谐振单元替换为不同尺寸的谐振单元，能够激发相邻频率的谐振模式，进一步拓宽吸收带宽。

主权项

一种大带宽强吸收超材料近红外吸波材料的设计方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1.根据有效介质理论，超材料近红外吸波材料的性能由磁导率μ和介电系数ε决定，而反射率R(ω)和透射率T(ω)取决于折射率n和波阻抗Z，均与磁导率μ和介电系数ε相关；反射率R(ω)和透射率T(ω)均和S参数有关，其中R(ω)＝│S11(ω)│2，T(ω)＝│S21(ω)│2；通过商用软件CST微波工作室仿真计算得到S参数，仿真时采用频域计算模式，TEM电磁波正入射到周期性单元结构上表面；周期性单元结构在x和y方向为周期性分布，并将其设置为周期性边界条件；近红外吸波材料吸收率A(ω)通过以下公式(1)得到：A(ω)＝1‑T(ω)‑R(ω)＝1‑│S21(ω)│2‑│S11(ω)│2    (1)通过S参数，得到近红外吸波材料的等效波阻抗Z：Z=((1+S11)2-S212/((1-S11)2-S212---(2)]]>结合商用软件CST微波工作室的参数扫描，得到仅有单个尺寸谐振单元的超材料近红外吸波材料的最优吸收曲线，同时根据入射端口和出射端口得到的参数S11(ω)和S21(ω)，从而计算出等效波阻抗Z；步骤2.通过改变单元结构的周期和钛的谐振圆盘的尺寸，调节对应的吸收频率，并将多个不同尺寸的谐振圆盘水平地放入一个单元内，使不同的谐振圆盘对应的吸收谱线叠加，若不同的谐振圆盘对应的吸收频率相邻，则能够进一步拓宽吸波频带。