阅读说明：本技术 一种基于超结构的多波段THz吸波器 (Super structure-based multiband THz wave absorber ) 是由 马栎敏 刘禹煌 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于超结构的多波段THz吸波器,包括若干个顺次排列的吸波单元,每个吸波单元包括从下到上依次贴合的导电反射层、介质层和微结构单元层,微结构单元层上设有一个镂空的雪花状结构,雪花状结构包括一个正六边形中心以及六个大小形状完全相同的大分支,每个大分支枝干末端分别与正六边形中心的一个边相连,每个大分支枝干两侧对称设有3组小分支,距离正六边形中心由远到近依次为A组小分支、B组小分支和C组小分支,同一侧的3组小分支相互平行,相邻两组小分支之间距离相等,A组小分支长度＞B组小分支长度＞C组小分支长度。该吸波器在0.2-3.0THz波段有多个吸收峰且吸收率高,适用于太赫兹检测、隐身技术等领域。(The invention relates to a multiband THz wave absorbing device based on a superstructure, which comprises a plurality of wave absorbing units which are sequentially arranged, wherein each wave absorbing unit comprises a conductive reflecting layer, a dielectric layer and a microstructure unit layer which are sequentially attached from bottom to top, a hollow snowflake-shaped structure is arranged on the microstructure unit layer, the snowflake-shaped structure comprises a regular hexagon center and six big branches with completely the same size and shape, the tail end of each big branch is respectively connected with one side of the regular hexagon center, 3 groups of small branches are symmetrically arranged on two sides of each big branch, the small branches are sequentially an A group of small branches, a B group of small branches and a C group of small branches from far to near from the regular hexagon center, the 3 groups of small branches on the same side are parallel to each other, the distance between the two adjacent groups of small branches is equal, and the length of the A group of small branches is greater than the length of the B group of small branches. The wave absorber has a plurality of absorption peaks in the 0.2-3.0THz wave band, is high in absorptivity, and is suitable for the fields of terahertz detection, stealth technology and the like.)

一种基于超结构的多波段THz吸波器

技术领域

本发明涉及一种基于超结构的多波段THz吸波器，属于太赫兹超材料技术领域。

背景技术

太赫兹波一般是指频率在0.1～10THz的电磁波，对应的波长范围为3～0.03mm，在宽带通信、频谱分析、探测传感、大气污染、天文检测、生物医学、安检成像等众多领域都具有广阔的应用前景。为了更好的利用电磁波并消除其负面影响，超材料吸波器成为一大重要器件，超材料吸波器是一种通过特殊机构和材料，可以将入射到其表面的电磁波能量转化为其他能量损耗掉的器件，其特殊性在于超材料的应用，与天然材料相比独特的电磁特性使得它在光谱检测、选择性发射器、高效太阳能转换、等离子传感器和雷达与隐形等领域都有着重大意义。

目前，无论是军用还是家用领域，超材料吸波器都有着广泛应用，例如雷达天线罩表面的吸波超材料，还有手机电视机等降低电磁辐射的吸波器，等等。现有技术的超材料吸波器多为单波段吸波器，而在太赫兹波段，多波段的完美超材料吸收器更具吸引力，是目前主要的发展方向。因此，有必要设计太赫兹波段的多波段吸收器，使能够用于雷达罩、电磁屏蔽和成像系统等领域。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种基于超结构的多波段THz吸波器，其在0.2-3.0THz波段有多个吸收峰且吸收率高，并且厚度薄。

技术方案

一种基于超结构的多波段THz吸波器，包括若干个顺次排列的吸波单元，每个吸波单元包括从下到上依次贴合的导电反射层、介质层和微结构单元层，所述微结构单元层上设有一个镂空的雪花状结构，所述雪花状结构包括一个正六边形中心以及六个大小形状完全相同的大分支，每个大分支的枝干末端分别与正六边形中心的一个边相连，每个大分支的枝干两侧对称设有3组小分支，距离正六边形中心由远到近依次为A组小分支、B组小分支和C组小分支，同一侧的3组小分支相互平行，相邻两组小分支之间距离相等，A组小分支长度＞B组小分支长度＞C组小分支长度；所述微结构单元层的材料选自金属、石墨烯或ITO中的任意一种。

进一步，A组、B组、C组小分支与大分支的主干的夹角为60°。

进一步，所述导电反射层和微结构单元层的厚度均为0.15μm。

进一步，所述导电反射层的材料为金属或ITO中的一种。

进一步，所述介质层厚度为8μm。

进一步，所述介质层为介电常数为2.88、损耗角正切0.0032的聚酰亚胺薄膜。

本发明的有益效果：本发明提供了一种基于超结构的多波段THz吸波器，其包括若干个顺次排列的吸波单元，每个吸波单元包括从下到上依次贴合的导电反射层、介质层和微结构单元层，微结构单元层具有独特的结构，可以在0.2-3.0THz频段得到多个吸收峰，底部导电反射层的材料为具有强电磁波反射作用的金属或ITO，可以保证无电磁波透射，进入到吸波体内部的电磁波在介质损耗和欧姆损耗的作用下被全部损耗掉，本发明的吸波器结构简单、厚度薄、利于集成以及具有柔性，在0.2-3.0THz波段有多个吸收峰且吸收率高，适合用于电磁屏蔽和微波成像系统等技术领域。

附图说明

图1为实施例1超材料太赫兹吸波器的吸波单元的三维结构示意图；

图2是实施例1超材料太赫兹吸波器的吸波单元的的正视图；

图3是实施例1超材料太赫兹吸波器的阵列图；

图4是实施例1超材料太赫兹吸波器在TE模式下THz波段的吸收特性曲线图；

图中，1-微结构单元层；2-介质层；3-导电反射层；4-A组小分支；5-B组小分支；6-C组小分支。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述说明。

实施例1

如图1-3，一种基于超结构的多波段THz吸波器，包括若干个顺次排列的吸波单元，每个吸波单元包括从下到上依次贴合的导电反射层3、介质层2和微结构单元层1，所述微结构单元层1上设有一个镂空的雪花状结构，所述雪花状结构包括一个正六边形中心以及六个大小形状完全相同的大分支，每个大分支的枝干末端分别与正六边形中心的一个边相连，每个大分支的枝干两侧对称设有3组小分支，距离正六边形中心由远到近依次为A组小分支4、B组小分支5和C组小分支6，同一侧的3组小分支相互平行，相邻两组小分支之间距离相等，A组小分支长度＞B组小分支长度＞C组小分支长度；

本实施例中，所述微结构单元层和导电反射层由电导率为5.8×10⁷S/m，厚度均为0.15μm的金属铜构成，厚度均为0.15μm，所述介质层为介电常数为2.88、损耗角正切0.0032的聚酰亚胺薄膜，厚度为8μm；A组、B组、C组小分支与大分支的主干的夹角为60°。每个吸波单元对应的单元边长为x＝200μm，其余的参数结构为w＝5μm，a＝50μm，b＝35μm，c＝20μm，d＝5μm，L＝180μm。

采用CST微波工作室对实施例1的基于超结构的多波段THz吸波器进行仿真测试，图4是实施例1的基于超结构的多波段THz吸波器在TE模式下THz波段的吸收特性曲线图，由图4可以看出，本发明基于超结构的多波段THz吸波器在0.2—3.0THz波段有多个吸收峰，其中在0.42THz、1.22THz、1.48THz、1.52THz、1.62THz、1.83THz、1.88THz和2.69THz频率处对应吸收率分别为94.8％、97.9％、86.1％、97.1％、98.8％、90.2％、88.8％和87.2％，均在85％以上。

上述基于超结构的多波段THz吸波器的制备方法：以镀膜的方式先在介质层的上下两面镀上厚度为0.15微米的导电反射层，然后在微结构单元层所在一面上采用化学刻蚀的方式刻蚀出上述雪花状结构，去掉雪花状结构区域的材料后，留下的即为微结构单元层，由此得到吸波单元，将多个吸波单元顺次排列到一起，得到基于超结构的多波段THz吸波器。