一种多层环形太赫兹超材料吸波器制造技术

本发明专利技术公开一种多层环形太赫兹超材料吸波器，其结构包括底层金属反射板，以及金属板上方的多层结构，其特征在于：所述多层结构，包括三层介质基板及每层介质基板上方的谐振单元，谐振单元上涂覆有高阻表面。该吸波器对于TE极化波和TM极化波都有很好的吸收效果，通过在每层介质基板上的谐振单元涂覆高阻表面，可以实现吸波器在太赫兹波段的超宽带吸收，本发明专利技术通过在介质基板上的谐振单元涂覆高阻表面，避免了金属欧姆损耗和热损耗，使之更适合于工作在光波和太赫兹波段。本发明专利技术具有结构通俗，设计灵活，功能性强等特点。

A Multilayer Ring Terahertz Metamaterial Absorber

The invention discloses a multi-layer ring terahertz supermaterial microwave absorber, which comprises a bottom metal reflecting plate and a multi-layer structure above the metal plate. The structure is characterized in that the multi-layer structure comprises a three-layer dielectric substrate and a resonant unit above each layer dielectric substrate, and the resonant unit is coated with a high resistance surface. The absorber has good absorption effect for TE polarization wave and TM polarization wave. By coating the resonant unit on each dielectric substrate with a high resistance surface, the absorber can realize ultra-wideband absorption in terahertz band. By coating the resonant unit on the dielectric substrate with a high resistance surface, the metal ohmic loss and heat loss are avoided, and the absorber is more suitable for working in light wave and terahertz band. Hertz band. The invention has the characteristics of popular structure, flexible design and strong function.

【技术实现步骤摘要】
一种多层环形太赫兹超材料吸波器
本专利技术涉及一种太赫兹超材料吸波器，具体的说是一种多层环形太赫兹超材料吸波器，属于无线电通信、太赫兹器件领域。
技术介绍
超材料是一种人工设计加工的复合材料，该材料特异的物理性质取决于组成材料的本征性质和亚波长的结构，而这些奇特的物理性质，往往不能通过现有自然材料的本征物理性质获得。超材料并不是一种新的材料物质，而是对己经存在天然物质进行重新组合设计，从而出现奇特的物理性质，对于传统的材料思维方式带来了思想上的转换，极大的提高了人们对于材料的重新认识。电磁超材料作为一门新兴的学科领域，近年引起了国内外许多科研机构的广泛关注。超材料的研究已从最初单纯的理论研究发展到如今的理论研究与实际应用并重。基于超材料应用的专利数量也大幅增长，涉及微波器件、天线、隐身、传感器等多个应用领域。太赫兹波在自然界当中广泛存在，有机分子的转动和振动跃迁、半导体材料中的子带能量、大量宇宙空间背景的辐射能量以及星际分子的特征谱线都在太赫兹波段。虽然太赫兹波在自然界中广泛存在，但自然界中的大多数材料在太赫兹频段的电磁响应均较弱，因此缺乏有效的太赫兹吸收材料。传统的光子和电子器件在太赫兹波段内也无法有效地工作，缺乏有效的器件。太赫兹超材料的出现为太赫兹科学技术的发展和应用带来了新的机遇。随着超材料研究的不断深入，超材料研究不断向由微纳尺度结构单元构成的太赫兹、红外、以及可见光等超材料方向发展。电磁超材料吸波器作为一种吸波结构也逐渐在太赫兹波段被广泛设计出来。而一般单一波段以及多个频段的电磁超材料吸波器，只能在较窄的太赫兹频段中有较好的吸收效果。所以，为了实现点磁超材料吸波器在太赫兹波段的超宽带吸收，本专利技术提出一种多层环形太赫兹超材料吸波器，能够在太赫兹波段有超宽带吸收效果。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种多层环形太赫兹超材料吸波器，通过在每层介质基板上的谐振单元表面涂覆高阻表面，从而实现吸波器在太赫兹波段的超宽带吸收。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：根据本专利技术提出的一种多层环形太赫兹超材料吸波器，包括置于底层的金属反射板，所述金属反射板的上方具有多层结构；所述多层结构包括至少一层介质基板，所述各介质基板上方均设有谐振单元，所述谐振单元上涂覆有高阻表面。作为本专利技术的进一步技术方案，所述多层结构包括三层介质基板及各介质基板上方的谐振单元，第一层和第三层谐振单元结构相同，均由两个同心圆环构成，第二层谐振单元由两个六边环形谐振单元和环中心的六边形谐振单元构成，两个六边环形谐振单元之间通过六个尺寸相同的梯形谐振单元连接。作为本专利技术的进一步技术方案，第一层和第三层的圆环谐振单元尺寸相同，外层的圆环谐振单元的外径r1＝13μm，内径r2＝11μm，内层的圆环谐振单元外径r3＝9μm，内径r4＝7μm。作为本专利技术的进一步技术方案，所述的第二层谐振单元，外层为边长为μm，宽度为1.2μm的六边形环谐振单元，内层六边环形谐振单元由边长为的六边形截去半径为7μm的圆形贴片得到，中心的六边形谐振单元边长为梯形谐振单元的上底长为0.6μm，下底长为3μm，高为5μm。作为本专利技术的进一步技术方案，每层谐振单元上涂覆的高阻表面均为导电碳浆，第一层导电碳浆的方阻为500ohm/sq，第二层导电碳浆的方阻为200ohm/sq，第三层导电碳浆的方阻为550ohm/sq。作为本专利技术的进一步技术方案，第一层介质基板的厚度为1.5μm，第二层和第三层介质基板的厚度均为1μm。作为本专利技术的进一步技术方案，所述介质基板的介电常数为3.5，损耗角正切为0.0027。作为本专利技术的进一步技术方案，所述底层反射板采用金属反射板，材料为金。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：(1)本专利技术一种多层环形太赫兹超材料吸波器，通过采用多层结构，并在每层介质基板上的谐振单元上涂覆高阻表面，实现吸波器在太赫兹波段的超宽带吸收。(2)本专利技术一种多层环形太赫兹超材料吸波器，无需在介质上增加金属，避免了金属欧姆损耗和热损耗，使之更适合于工作在光波和太赫兹波段。(3)本专利技术一种多层环形太赫兹超材料吸波器，具有设计灵活、应用范围广、功能性强等特点。附图说明图1为本专利技术的第一层和第三层结构单元图；图2为本专利技术的第二层结构单元图；图3为本专利技术的第一层结构单元示意图；图4为本专利技术的第二层结构单元示意图；图5为本专利技术的三层结构单元示意图；图6为本专利技术的侧视图；图7为本专利技术的单元阵列(3×3)图；图8为本专利技术TE模式电磁波垂直入射时的吸收曲线；图9为本专利技术TM模式电磁波垂直入射时的吸收曲线；附图标记解释：1-第一层谐振单元，2-第二层谐振单元，3-第三层谐振单元，4-第一层介质基板，5-第二层介质基板，6-第三层介质基板，7-金属反射板。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明。一种多层环形太赫兹超材料吸波器，可以通过在每层介质基板上的谐振单元表面涂覆导电碳浆达到展宽吸波器吸收带宽的目的，实现吸波器在太赫兹波段的超宽带吸收。所述的太赫兹超材料吸波器由结构单元周期排列而成。本实施例提成的一种多层环形太赫兹超材料吸波器，其结构如图1至6所示，由底层反射板7、第一至三层介质基板4、5、6，各层介质基板上涂覆高阻表面的第一至三层谐振单元1、2、3组成。所述涂覆的高阻表面为导电碳浆，可以只涂覆谐振单元的某一些部分，也可以对谐振单元全部涂覆，每层谐振单元涂覆的导电碳浆方阻不同，第一层谐振单元涂覆的导电碳浆的方阻为500ohm/sq，第二层谐振单元涂覆的导电碳浆的方阻为200ohm/sq，第三层谐振单元涂覆的导电碳浆的方阻为550ohm/sq。所述的一种多层环形太赫兹超材料吸波器的产生方法，该吸波器对于入射电磁波是极化不敏感的，电磁波垂直入射时，其吸波是由于涂覆了高阻表面，从而有了一定的电导率，且高阻表面具有一定的阻值，使得吸波器吸收带宽展宽，从而实现吸波器在太赫兹波段的超宽带吸收。所述的一种多层环形太赫兹超材料吸波器由若干个谐振单元周期排列而成。结构单元底层是完整的金属板，用于全反射，金属板上方是多层介质基板和涂覆高阻表面的谐振单元，所述的底层反射板上设置有三层介质基板，介质基板的介电常数为3.5，损耗角正切为0.0027，每层介质基板的上表面设有涂覆高阻表面的谐振单元。其结构单元阵列(3×3)如图7所示。所述的一种多层环形太赫兹超材料吸波器，底层反射板采用金属反射板，材料为金。所述的一种多层环形太赫兹超材料吸波器，能够在太赫兹波段实现良好的吸波性能。所述的一种多层环形太赫兹超材料吸波器，第一层和第三层谐振单元尺寸相同，均由两个尺寸不同的圆环构成，外层分立的圆环谐振单元的外径r1＝13μm，内径r2＝11μm，内层分立的圆环谐振单元外径r3＝9μm，内径r4＝7μm。第二层谐振单元由两个六边环形谐振单元和环中心的六边形谐振单元构成，两个六边环形谐振单元之间通过六个尺寸相同的梯形谐振单元连接。所述的第二层谐振单元，外层为边长为宽度为1.2μm的六边形环谐振单元，内层六边环形谐振单元由边长为的六边形截去半径为7μm的圆形贴片得到，中心的六边形谐振单元边长为梯形谐振单元的上底长为0.6μm，下底长为3μm，高为5μm。该吸波器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层环形太赫兹超材料吸波器，其特征在于：包括置于底层的金属反射板，所述金属反射板的上方具有多层结构；所述多层结构包括至少一层介质基板，所述各介质基板上方均设有谐振单元，所述谐振单元上涂覆有高阻表面。

【技术特征摘要】
1.一种多层环形太赫兹超材料吸波器，其特征在于：包括置于底层的金属反射板，所述金属反射板的上方具有多层结构；所述多层结构包括至少一层介质基板，所述各介质基板上方均设有谐振单元，所述谐振单元上涂覆有高阻表面。2.根据权利要求1所述的多层环形太赫兹超材料吸波器，其特征在于：所述多层结构包括三层介质基板及各介质基板上方的谐振单元，第一层和第三层谐振单元结构相同，均由两个同心圆环构成，第二层谐振单元由两个六边环形谐振单元和环中心的六边形谐振单元构成，两个六边环形谐振单元之间通过六个尺寸相同的梯形谐振单元连接。3.根据权利要求2所述的多层环形太赫兹超材料吸波器，其特征在于：第一层和第三层的圆环谐振单元尺寸相同，外层的圆环谐振单元的外径r1＝13μm，内径r2＝11μm，内层的圆环谐振单元外径r3＝9μm，内径r4＝7μm。4.根据权利要求2所述的多层环形太赫兹超材料吸波器，其特征在于：所述的第二层谐振单...

【专利技术属性】
技术研发人员：章海锋，张浩，杨靖，陈玉清，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32