CN112838377B - 一种基于超结构的多波段THz吸波器 - Google Patents

一种基于超结构的多波段THz吸波器 Download PDF

Info

Publication number
CN112838377B
CN112838377B CN202011620376.4A CN202011620376A CN112838377B CN 112838377 B CN112838377 B CN 112838377B CN 202011620376 A CN202011620376 A CN 202011620376A CN 112838377 B CN112838377 B CN 112838377B
Authority
CN
China
Prior art keywords
small branches
group
branches
layer
small
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011620376.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112838377A (zh
Inventor
马栎敏
刘禹煌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN202011620376.4A priority Critical patent/CN112838377B/zh
Publication of CN112838377A publication Critical patent/CN112838377A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112838377B publication Critical patent/CN112838377B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
    • H01Q17/008—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems with a particular shape

Landscapes

  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

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。

Description

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。

Claims (5)

1.一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，其特征在于，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；A组、B组、C组小分支与大分支的主干的夹角为60°。
2.如权利要求1所述基于超结构的多波段THz吸波器，其特征在于，所述导电反射层和微结构单元层的厚度均为0.15μm。
3.如权利要求1所述基于超结构的多波段THz吸波器，其特征在于，所述导电反射层的材料为金属或ITO中的一种。
4.如权利要求1所述基于超结构的多波段THz吸波器，其特征在于，所述介质层厚度为8μm。
5.如权利要求1至4任一项所述基于超结构的多波段THz吸波器，其特征在于，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。
CN202011620376.4A 2020-12-31 2020-12-31 一种基于超结构的多波段THz吸波器 Active CN112838377B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011620376.4A CN112838377B (zh) 2020-12-31 2020-12-31 一种基于超结构的多波段THz吸波器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011620376.4A CN112838377B (zh) 2020-12-31 2020-12-31 一种基于超结构的多波段THz吸波器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112838377A CN112838377A (zh) 2021-05-25
CN112838377B true CN112838377B (zh) 2022-05-03

Family

ID=75925789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011620376.4A Active CN112838377B (zh) 2020-12-31 2020-12-31 一种基于超结构的多波段THz吸波器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112838377B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102931495A (zh) * 2012-10-31 2013-02-13 电子科技大学 一种单频/双频电磁超介质吸波材料
CN105097052A (zh) * 2014-05-22 2015-11-25 西北工业大学 面电阻型宽带超材料吸收器
CN110212307A (zh) * 2019-05-14 2019-09-06 南京航空航天大学 一种广角和偏振无关的雪花形fss吸波器
CN210040564U (zh) * 2019-08-20 2020-02-07 南京邮电大学 一种基于二氧化钒和腔体谐振的双层太赫兹吸波器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112817073B (zh) * 2020-12-31 2022-02-01 南京航空航天大学 一种基于无反射滤波器原理的红外吸波器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102931495A (zh) * 2012-10-31 2013-02-13 电子科技大学 一种单频/双频电磁超介质吸波材料
CN105097052A (zh) * 2014-05-22 2015-11-25 西北工业大学 面电阻型宽带超材料吸收器
CN110212307A (zh) * 2019-05-14 2019-09-06 南京航空航天大学 一种广角和偏振无关的雪花形fss吸波器
CN210040564U (zh) * 2019-08-20 2020-02-07 南京邮电大学 一种基于二氧化钒和腔体谐振的双层太赫兹吸波器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
多频段频率选择表面FSS的设计与实现;盛夕琛;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20190115;第38-50页 *
电磁超材料合成机理及应用关键技术研究;孙海斌;《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20170215;第77-88页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112838377A (zh) 2021-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111525277A (zh) 一种二氧化钒超材料加载于介质层的宽带可调吸波器
CN107994353B (zh) 一种宽带超材料太赫兹吸波器
CN111129784A (zh) 一种适用于太阳能电池阵的高透光率超宽带低散射超表面
CN106935970B (zh) 超材料结构、天线罩、天线系统和形成夹层结构的方法
CN109742554B (zh) 一种双频Ku波段圆极化敏感吸波器
CN108718006B (zh) 一种三波段拓扑超材料太赫兹吸波器
Sood et al. A wideband wide-angle ultra-thin metamaterial microwave absorber
CN112838377B (zh) 一种基于超结构的多波段THz吸波器
Saxena et al. Metasurface Instrumented High Gain and Low RCS X-Band Circularly Polarized MIMO Antenna for IoT Over Satellite Application
Luo et al. An ultra-thin flexible conformal four-band metamaterial absorber applied in S-/C-/X-band
Gao et al. Graphene-based wideband absorbing screen with radar cross section reduction
Barde et al. Angle-independent wideband metamaterial microwave absorber for C and X band application
Mishra et al. Design and development of an ultrathin triple band microwave absorber using miniaturized metamaterial structure for near-unity absorption characteristics
CN112838378B (zh) 一种基于Salisbury屏结构的三波段太赫兹吸波器
Ji et al. An ultra-thin dual-band wide-angle polarization-insensitive metamaterial absorber with near-unity absorbance
CN211957940U (zh) 适用于太阳能电池阵的透明宽带低散射超表面
CN112817073B (zh) 一种基于无反射滤波器原理的红外吸波器
Wei et al. Graphene-based active tunable metasurfaces for dynamic terahertz absorption and polarization conversion
Singh et al. Metamaterials for performance enhancement of patch antennas: A review
Wang et al. A tri-band electromagnetic absorber with insensitive properties
Chizhevskaya et al. Analysis of doubly periodic dielectric structures formed by spherical black holes
Sun et al. Simulation research of band-pass frequency selective surfaces (FSS) radome
Tiwari et al. Design and Simulation of a Water based Polarization-insensitive and Wide incidence Dielectric Metasurface Absorber for X-, Ku-and K-band
Ma et al. Design of band-stop frequency selective surface structure with large and stable reflection band
Li et al. Fractal metamaterial absorber with three-order oblique cross dipole slot structure and its application for in-band RCS reduction of array antennas

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant