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、厚度薄、質量輕、頻率可調與電磁參數(shù)可設計以及在無損探測、太赫茲成像、隱身技術等領域有潛在的應用。本文通過優(yōu)化設計結構參數(shù)，研究了多帶、寬帶材料吸收器，并在此基礎上把半導體材料引入超材料吸收器的關鍵部位，詳細研究了增強磁共振的方法。主要內容包括以下幾部分:
　　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行了設計、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，構造了多帶超材料吸收器。理論和仿真結果表明，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

3、構簡單，可以通過改變尺寸延伸到其它頻段的吸收。
　　其次設計了一種在太赫茲波段的寬帶超材料吸收器結構。仿真結果得出吸收強度超過90％對應的吸收頻率從6.56THz到8.10THz，吸收帶寬為1.54THz，工作帶寬從6THz到9THz。這種設計提供了一種構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。
　　對于很多潛在的應用，設計的超材

4、料希望能夠展現(xiàn)出主動、被動或調諧響應。通過外部激勵的方式實現(xiàn)一定頻率的調諧取代由尺寸決定的固定頻率的可調諧超材料被設計出來。最后設計和數(shù)值仿真了光激勵的可調諧（轉換）太赫茲超材料吸收器，其中藍移可調諧超材料吸收器的吸收頻率從0.68THz調諧到1.61THz，調諧范圍為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，超材料吸收器的電共振減弱，磁共振的吸收強度增強;紅移調諧吸收器的吸收頻率從1.17THz調諧到0.68THz，