基於分形結構多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器的製作方法

2023-08-05 23:41:46 2

專利名稱：基於分形結構多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及基於分形結構多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，屬於電磁器件領域。
背景技術：
超材料是一種周期性排列亞波長結構的人工合成媒質，由於其具有自然界媒質不存在的超常電磁特性，它被廣泛地應用在多個領域中，如濾波器、波導管、諧振器以及天線等，這些應用都試圖儘量減小超常媒質的損耗，目的是更好地實現負電磁特性；最近，人們利用太赫茲超材料強吸收電磁波特性作為吸收器引起人們越來越多的關注，可以應用於光譜醫療成像、違禁品探測以及電磁波的吸收和探測裝置等；與傳統的吸收器相比，這種新型吸收器不僅能靈活地控制電磁波的特性，實現器件更靈活設計；而且能明顯地降低吸收器襯底的厚度，解決了由於散射導致的物理尺寸限制；另外，超材料吸收器的吸收波段已經從微波擴展到太赫茲波；但是，目前的太赫茲超材料吸收器只能適用於特定方向入射和偏振的電磁波，其吸收帶寬很窄，不能很好的滿足現有的需求。
發明內容本實用新型目的是為了解決現有的太赫茲超材料吸收器存在電磁波極化敏感和吸收帶寬窄的問題，提供了一種基於分形結構多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器。本實用新型所述基於分形結構多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，它包括襯底、下金屬地板層、絕緣介質層和上金屬層，襯底上依次設置有下金屬地板層、絕緣介質層和上金屬層，所述上金屬層由主諧振結構、次諧振結構和第三諧振結構構成，主諧振結構為十字交叉結構的偶極子，在主諧振結構的偶極子的每個末端均設置有一個次諧振結構，所述次諧振結構為十字交叉結構的偶極子，所述次諧振結構與主諧振結構為一體結構，在次諧振結構的三個外部末端均設置有一個第三諧振結構，所述第三諧振結構為十字交叉結構的偶極子，所述第三諧振結構與次諧振結構為一體結構。本實用新型的優點本實用新型能工作在0. Γ4ΤΗζ的太赫茲波段，與現有吸收器相比，它在不增加諧振結構的複雜性和加工成本的前提下具有多吸收帶和極化不敏感的優點。經仿真實驗，本實用新型能實現三帶吸收，而且每個帶的吸收效率都大於90%，可以應用於光譜醫療成像、違禁品探測以及電磁波的吸收和探測裝置等。

圖1是基於分形結構多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器的結構示意圖；圖2是圖1的A向視圖；圖3是主諧振結構的示意圖；圖4是次諧振結構的示意圖；[0011]圖5是第三諧振結構的示意圖；圖6是不同頻率下吸收器的吸收率圖。
具體實施方式
具體實施方式
一下面結合圖1至圖6說明本實施方式，本實施方式所述基於分形結構多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，它包括襯底1、下金屬地板層2、絕緣介質層3和上金屬層4，襯底1上依次設置有下金屬地板層2、絕緣介質層3和上金屬層4，所述上金屬層 4由主諧振結構5、次諧振結構6和第三諧振結構7構成，主諧振結構5為十字交叉結構的偶極子，在主諧振結構5的偶極子的每個末端均設置有一個次諧振結構6，所述次諧振結構 6為十字交叉結構的偶極子，所述次諧振結構6與主諧振結構5為一體結構，在次諧振結構 6的三個外部末端均設置有一個第三諧振結構7，所述第三諧振結構7為十字交叉結構的偶極子，所述第三諧振結構7與次諧振結構6為一體結構。本實施方式所述的基於分形結構多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器有三種諧振結構，分別為主諧振結構5、次諧振結構6和第三諧振結構7，這三個結構中的十字交叉結構均為交叉偶極子，圖3是主諧振結構的示意圖，圖4是次諧振結構的示意圖，圖5是第三諧振結構的示意圖。這三種不同諧振結構實現三個不同頻率的吸收帶，能吸收三個帶寬頻率的電磁波，而且每個帶的吸收效率都大於90%，這三個帶的吸收率情況參見圖6所示，主諧振結構5的中心吸收頻率為0. 48THz，次諧振結構6的中心吸收頻率為1. 5THz，第三諧振結構7的中心吸收頻率為2. 7THz，而且三個不同的諧振結構以分形方式構建成結構對稱的上金屬層4結構，目的是使器件對電磁波的極化不敏感。可以應用於光譜醫療成像、違禁品探測以及電磁波的吸收和探測裝置等。
具體實施方式
二 本實施方式對實施方式一進一步說明，襯底1、下金屬地板層2、 絕緣介質層3組成立方體結構，上金屬層4中主諧振結構5的偶極子沿絕緣介質層3的對角線交叉設置。
具體實施方式
三本實施方式對實施方式一進一步說明，襯底1選用厚度為 500 μ m的矽層，下金屬地板層2和上金屬層4選用厚度為0. 5 μ m的金層，絕緣介質層3選用厚度為4 μ m的聚醯亞胺層。襯底1的介電常數為11. 9 ；下金屬地板層2和上金屬層4的
電導率為4.09xl0T S/cm;絕緣介
質層3的介電常數為2. 88，絕緣介質層3的損耗角正切為0. 05，IanGS) = 0___05，其中古為絕
緣介質層3的損耗角。
具體實施方式
四本實施方式對實施方式一進一步說明，襯底1選用厚度為 500 μ m的砷化鎵層，襯底1的介電常數為10. 75。
具體實施方式
五本實施方式對實施方式一進一步說明，絕緣介質層3選用厚度為6μπι的苯並環丁烯樹脂層，絕緣介質層3的介電常數為2. 65，絕緣介質層3的損耗角正切為0. 045, = ，其中5為絕緣介質層3的損耗角。
具體實施方式
六本實施方式對實施方式一進一步說明，絕緣介質層3選用厚度為10 μ m的聚二甲基矽氧烷層。絕緣介質層3的介電常數為2. 5，絕緣介質層3的損耗角正
4切為0.001，S卩tan這)=0.001 ,其中5為絕緣介質層3的損耗角。
權利要求1.基於分形結構多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，其特徵在於，它包括襯底(1)、 下金屬地板層(2)、絕緣介質層(3)和上金屬層(4)，襯底(1)上依次設置有下金屬地板層 (2)、絕緣介質層(3)和上金屬層(4)，所述上金屬層(4)由主諧振結構(5)、次諧振結構(6) 和第三諧振結構(7)構成，主諧振結構(5)為十字交叉結構的偶極子，在主諧振結構(5)的偶極子的每個末端均設置有一個次諧振結構(6)，所述次諧振結構(6)為十字交叉結構的偶極子，所述次諧振結構(6)與主諧振結構(5)為一體結構，在次諧振結構(6)的三個外部末端均設置有一個第三諧振結構(7)，所述第三諧振結構(7)為十字交叉結構的偶極子，所述第三諧振結構(7)與次諧振結構(6)為一體結構。
2.根據權利要求1所述基於分形結構多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，其特徵在於，襯底(1)、下金屬地板層(2)、絕緣介質層(3)組成立方體結構，上金屬層(4)中主諧振結構(5)的偶極子沿絕緣介質層(3)的對角線交叉設置。
3.根據權利要求1所述基於分形結構多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，其特徵在於，襯底(1)選用厚度為500 μ m的矽層，下金屬地板層(2)和上金屬層(4)選用厚度為 0. 5 μ m的金層，絕緣介質層(3)選用厚度為4 μ m的聚醯亞胺層。
4.根據權利要求1所述基於分形結構多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，其特徵在於，襯底(1)選用厚度為500 μ m的砷化鎵。
5.根據權利要求1所述基於分形結構多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，其特徵在於，絕緣介質層(3)選用厚度為6 μ m的苯並環丁烯樹脂層。
6.根據權利要求1所述基於分形結構多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，其特徵在於，絕緣介質層(3)選用厚度為10 μ m的聚二甲基矽氧烷層。
專利摘要基於分形結構多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，屬於電磁器件領域，本實用新型為解決現有的太赫茲超材料吸收器存在電磁波極化敏感和吸收帶寬窄的問題。本實用新型包括襯底、下金屬地板層、絕緣介質層和上金屬層，襯底上依次設置下金屬地板層、絕緣介質層和上金屬層，所述上金屬層由主諧振結構、次諧振結構和第三諧振結構構成，主諧振結構為十字交叉結構的偶極子，在主諧振結構的偶極子的每個末端均設置有一個次諧振結構，所述次諧振結構為十字交叉結構的偶極子，所述次諧振結構與主諧振結構為一體結構，在次諧振結構的三個外部末端均設置有一個第三諧振結構，所述第三諧振結構為十字交叉結構的偶極子，所述第三諧振結構與次諧振結構為一體結構。
文檔編號H01Q17/00GK202259698SQ201120410530
公開日2012年5月30日 申請日期2011年10月25日 優先權日2011年10月25日
發明者桂太龍, 梅金碩, 殷景華, 王建民, 王玥, 賀訓軍, 齊跡 申請人:哈爾濱理工大學