CN110600889B - 塑料球体周期结构的太赫兹三频带吸收器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了塑料球体周期结构的三频带吸收器。它包括N×N个塑料球体单元结构，N为自然数；塑料球体单元结构从下往上依次包括最底层金属薄膜、长方体塑料介质基体、塑料球体、顶部半球状金属层；通过改变塑料球体的半径、塑料球体的周期，使吸收器达到最佳吸收效果。仿真结果显示，吸收器有三个吸收频点，吸收率达到90%以上。本发明基于塑料球体结构的三频带吸收器具有结构简单、成本低廉、性能优越等优点，满足太赫兹通信的需要。

Description

塑料球体周期结构的太赫兹三频带吸收器

技术领域

本发明涉及太赫兹吸收器，尤其涉及塑料球体周期结构的太赫兹三频带吸收器。

背景技术

太赫兹一般指的是频率为0.1~10THz的电磁波，相应波长为0.03mm~3mm。近年来，作为连接电磁波谱上发展已相当成熟的毫米波和红外光之间的太赫兹波无疑是一个崭新的研究领域，其在各方面都潜藏着巨大的价值。长期以来，由于缺乏有效的太赫兹波产生和检测方法，与传统的微波技术和光学技术相比较，人们对该波段电磁辐射性质的了解甚少，以至于该波段成为了电磁波谱中的太赫兹空隙。随着太赫兹辐射源和探测技术的突破，太赫兹独特的优越特性被发现并在材料科学、气体探测、生物和医学检测、通信等方面展示出巨大的应用前景。可以说太赫兹技术科学不仅是科学技术发展中的重要基础问题，又是新一代信息产业以及基础科学发展的重大需求。太赫兹系统主要由辐射源、探测器件和各种功能器件组成。

近年来太赫兹吸收器在光通信、生物医学、高精度成像等领域有着广泛的应用价值。但是国内外太赫兹吸收器大多存在、结构复杂，加工成本高等特点，这样就制约了吸收器的应用。所以设计一种结构简单，吸收效果显著，加工成本低的器件显得尤为重要。针对上述太赫兹吸收器存在的问题，本发明提出了塑料球体周期结构的太赫兹三频带吸收器，吸收率达到90%以上，具有结构紧凑，性能优越，加工成本低等特点。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供塑料球体周期结构的太赫兹三频带吸收器。本发明的技术方案如下：其特征在于它包括N×N个塑料球体单元结构，塑料球体单元结构从下往上依次包括最底层的金属薄膜，长方体塑料介质基体、组合球体；所述的组合球体由顶部半球状金属层和塑料球体构成；所述的最底层金属薄膜、长方体塑料介质基体两者底面均为边长相等的正方形；通过改变塑料球体的半径和相邻塑料球体之间的周期，使吸收器达到最佳的吸收效果。仿真结果显示，吸收器有三个吸收频点，吸收率达到90%以上。

上述方案中的各部件具体参数可采用如下优选方式：

所述的塑料球体的半径为50μm ~55μm。所述的塑料球体相邻单元之间的周期为350μm~400μm。长方体塑料介质基体的底面为正方形，其边长为350μm~400μm。本发明提出了塑料球体周期结构的三频带吸收器，吸收率达到90%以上，具有结构紧凑，性能优越，加工成本低等特点。

附图说明

图1为塑料球体结构的太赫兹三频带吸收器的单元结构三维示意图；

图2为N×N个塑料球结构的太赫兹三频带吸收器阵列结构俯视图；

图3为塑料球体相邻单元周期分别为L=350μm和L=400μm时，塑料球体结构的太赫兹三频带吸收器对应吸收性能曲线；

图4为塑料球体半径分别为R=50μm和R=55μm时，塑料球体结构的太赫兹三频带吸收器对应吸收性能曲线；

图5为塑料球体结构的太赫兹三频带吸收器在L=400μm，R=55μm时吸收性能曲线；

图6为塑料球体结构的太赫兹三频带吸收器在f=0.3THz处的能量图;

图7为塑料球体结构的太赫兹三频带吸收器在f=0.6THz处的能量图;

图8为塑料球体结构的太赫兹三频带吸收器在f=0.88THz处的能量图。

具体实施方式

如图1所示，塑料球体周期结构的三频带太赫兹吸收器单元，它包括包括N×N个塑料球体单元结构 1；塑料球体单元结构 1、从下往上依次它包括最底层的金属薄膜2、长方体塑料介质基体3、组合球体4；所述的组合球体4由顶部半球状金属层5和塑料球体6构成；所述的最底层金属薄膜 2、长方体塑料介质基体 3 两者底面均为边长相等的正方形；通过改变塑料球体的半径与周期，即可实现吸收器的优异吸收性能。

所述的塑料球体的半径为50μm ~55μm。所述的塑料球体相邻单元之间的周期为350μm~400μm。长方体塑料介质基体的底面为正方形，其边长为350μm~400μm。

下面基于该吸收器，通过实施例说明其具体技术效果。

实施例1

本实施例中，塑料球体周期结构的三频带太赫兹吸收器结构和各部件形状如上所述，因此不再赘述。各部件的具体参数如下：长方体塑料介质基体的底面为正方形，其边长为400μm，高度为100μm；最底层的金属薄膜与顶部半球状金属层的厚度均为1μm；塑料球体的半径R为55μm，相邻塑料球体单元的周期L为400μm。该基于塑料球体结构的太赫兹三频带吸收器的各项性能指标均采用CST Studio Suite 2018软件进行计算获取。图5为塑料球体结构的太赫兹三频带吸收器性能曲线。图6显示了在f=0.3THz处，该吸收器的吸收率达到90%。图7显示了在f=0.6THz处，该吸收器的吸收率达到97%。图8显示了在f=0.88THz处，该吸收器的吸收率达到95%。

Claims (3)

1.一种基于塑料球体结构的太赫兹三频带吸收器，其特征在于它包括N×N个塑料球体单元结构（1），塑料球体单元结构（1）从下往上依次包括最底层金属薄膜（2）、长方体塑料介质基体（3）、塑料球体（4）、顶部半球状金属层（5）；所述的最底层金属薄膜（2）、长方体塑料介质基体（3）两者底面均为边长相等的正方形；通过改变塑料球体（4）的半径，塑料球体（4）的周期，使吸收器达到最佳吸收效果。

2.根据权利要求1所述的一种基于塑料球体结构的太赫兹三频带吸收器，其特征在于所述的塑料球体（4）的半径为50μm ~55μm。

3.根据权利要求1所述的一种基于塑料球体结构的太赫兹三频带吸收器，其特征在于所述的相邻塑料球体（4）单元结构之间的周期为350μm~400μm，长方体塑料介质基体（3）的底面为正方形，其边长为350μm~400μm。

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