基于新型人工電磁超材料的太赫茲吸收器研究.pdf

1、超材料吸收器作為超材料的一個重要功能器件，目前得到了廣泛的研究。相對于傳統(tǒng)的吸波材料，超材料吸收器具有很多無以倫比的優(yōu)點，比如吸收強(qiáng)、厚度薄、質(zhì)量輕、頻率可調(diào)與電磁參數(shù)可設(shè)計以及在無損探測、太赫茲成像、隱身技術(shù)等領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用。本文通過優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)參數(shù)，研究了多帶、寬帶材料吸收器，并在此基礎(chǔ)上把半導(dǎo)體材料引入超材料吸收器的關(guān)鍵部位，詳細(xì)研究了增強(qiáng)磁共振的方法。主要內(nèi)容包括以下幾部分:
　　首先研究了一個多帶太赫茲超材料吸收器，并

2、對該超材料吸收器進(jìn)行了設(shè)計、刻畫和理論計算。在實驗上制作出了雙帶超材料吸收器，通過合成雙帶和單帶超材料吸收器，構(gòu)造了多帶超材料吸收器。理論和仿真結(jié)果表明，多帶超材料吸收器在0.57THz，1.03THz，1.44THz和1.89THz有明顯的吸收，對應(yīng)的吸收幅度分別為99.9％，90.3％，83.0％，96.1％，仿真的工作帶寬為0.1THz到2.2THz。多帶吸收器延伸了吸收的頻帶，整個吸收器的厚度是中心工作波長的3％，并且該吸收器結(jié)

3、構(gòu)簡單，可以通過改變尺寸延伸到其它頻段的吸收。
　　其次設(shè)計了一種在太赫茲波段的寬帶超材料吸收器結(jié)構(gòu)。仿真結(jié)果得出吸收強(qiáng)度超過90％對應(yīng)的吸收頻率從6.56THz到8.10THz，吸收帶寬為1.54THz，工作帶寬從6THz到9THz。這種設(shè)計提供了一種構(gòu)造寬帶超材料吸收器的有效方法，同時指出四個雙帶超材料吸收器之間的耦合效應(yīng)將影響寬帶超材料吸收器的吸收性能，該寬帶吸收器具有偏振不靈敏性。
　　對于很多潛在的應(yīng)用，設(shè)計的超材

4、料希望能夠展現(xiàn)出主動、被動或調(diào)諧響應(yīng)。通過外部激勵的方式實現(xiàn)一定頻率的調(diào)諧取代由尺寸決定的固定頻率的可調(diào)諧超材料被設(shè)計出來。最后設(shè)計和數(shù)值仿真了光激勵的可調(diào)諧（轉(zhuǎn)換）太赫茲超材料吸收器，其中藍(lán)移可調(diào)諧超材料吸收器的吸收頻率從0.68THz調(diào)諧到1.61THz，調(diào)諧范圍為57.8％，通過仿真金屬的表面電流發(fā)現(xiàn)，隨著光照能量的增強(qiáng)，超材料吸收器的電共振減弱，磁共振的吸收強(qiáng)度增強(qiáng);紅移調(diào)諧吸收器的吸收頻率從1.17THz調(diào)諧到0.68THz，