CN208226096U - 一种超材料吸收器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种超材料吸收器，有底至上依次为衬底层、第一金属层、电介质层和第二金属结构，所述衬底层、第一金属层和电介质层的上表面为正方形，所述第二金属结构为棱柱结构，所述第二金属结构的侧面与所述衬底层相邻的侧面平行，所述第二金属结构的上表面设置有与所述第二金属结构侧面内接的正方形沉孔，本申请提供的超材料吸收器，具有阻抗匹配不敏感的特性，具体表现在当顶部的共振金属结构层的尺寸发生改变时，吸收幅度变化远小于现有的超材料吸收器，使该超材料吸收器具有通用适配性。
Description
技术领域
本实用新型涉及超材料吸收器领域，具体涉及一种阻抗匹配不敏感的超材料吸收器。
背景技术
吸波材料是一类能有效吸收入射电磁波，显著降低目标回波强度的功能材料，可以大幅降低目标的雷达散射截面，从而提高其隐身性能。传统的吸波材料存在着厚、重、稳定性差等缺点，在应用上受到了很大的限制。
超材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。超材料吸波体，又称超材料吸波结构，作为一种新的人工电磁材料，因具有结构简单、超薄、体积小和吸波率高等优点，近年来受到了科研人员的广泛关注，并对其展开了相关研究。自2008年Landy基于超材料的电磁耦合谐振特性，首次提出由电谐振器、损耗介质和金属微带线构成的具有完美吸波特性的超材料吸波体以来，超材料吸波体的研究取得了快速的发展。
传统的超材料吸收器结构最重要的部分是其顶端的共振金属结构，调整其尺寸和形状可以改变其吸收频率和幅度。如图1和图2所示，当顶端的共振金属结构(6) 形状一定时，顶端的共振金属结构(6)的吸收频率仅在某一具体尺寸时会达到最优值，当顶端的共振金属结构的尺寸改变时，结构的阻抗不再匹配，导致吸收幅度的减小。
综上，现有技术中，超材料吸收器为了达到理想的吸收频率，需要根据实际情况调整顶端的共振金属结构的尺寸，形成阻抗匹配以达到最优的吸收幅度。因此，现有技术的超材料吸收器不具有通用适配性。
实用新型内容
有鉴于此，本申请提供一种超材料吸收器，具有阻抗匹配不敏感的特性，具体表现在当顶部的共振金属结构层的尺寸发生改变时，吸收幅度变化远小于现有的超材料吸收器，使该超材料吸收器具有通用适配性。
为解决以上技术问题，本实用新型提供的技术方案是一种超材料吸收器，有底至上依次为衬底层、第一金属层、电介质层和第二金属结构，所述衬底层、第一金属层和电介质层的上表面为正方形，所述第二金属结构为棱柱结构，所述第二金属结构的侧面与所述衬底层相邻的侧面平行，所述第二金属结构的上表面设置有与所述第二金属结构侧面内接的正方形沉孔。
优选的，所述衬底层、第一金属层、电介质层具有相同的截面，且所述衬底层的边长大于所述第二金属结构的外侧边边长。
优选的，所述第二金属结构上的正方形沉孔的对角线与所述第二金属结构的之间的夹角为45度。
优选的，所述正方形沉孔的对角线长度与所述第二金属结构的边长相等。
优选的，所述衬底层为二氧化硅层、纯硅层或砷化镓层。
优选的，所述第一金属层为镀覆在所述衬底层的上表面的金质薄膜层，所述第一金属层的厚度为150nm。
优选的，所述电介质层为所述衬底层的上表面覆盖的锗层。
优选的，所述电介质层的厚度为120nm。
优选的，所述第二金属结构的厚度为50nm。
本申请与现有技术相比，其详细说明如下：
本实用新型与现有吸收器相比，它在顶部的第二金属结构的尺寸发生改变时，具有阻抗匹配不敏感特性，具体表现在当第二金属结构的尺寸发生改变时，根据仿真实验，每一尺寸下的吸收幅度始终保持较为稳定的波峰曲线，不会因为第二金属结构的尺寸改变而发生吸收幅度明显下降的问题。且根据仿真实验，实验得到的吸收率与仿真结果具有较高的匹配性，因此，该超材料吸收器具有不同尺寸下的通用适配性。
附图说明
图1为现有技术中一种超材料吸收器；
图2为图1中超材料吸收器的在不同结构尺寸下的吸收率图；
图3为本申请的超材料吸收器结构示意图；
图4为本申请的超材料吸收器在不同结构尺寸下的吸收率图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如3图所示，一种超材料吸收器，由下至上依次设置有衬底层(1)、第一金属层(2)、电介质层(3)和第二金属结构(4)，所述衬底层(1)、第一金属层(2) 和电介质层(3)具有相同的正方形的截面。所述第二金属结构(4)为棱柱结构，所述第二金属结构(4)的水平方向截面的外轮廓为正方形，所述外轮廓的侧边与所述衬底层(1)、第一金属层(2)或电介质层(3)的侧边平行。在所述第二金属结构(4)的上表面设置有一正方形沉孔(5)，所述正方形沉孔(5)的四角内接在所述第二金属结构(4)的侧面。
所述衬底层(1)为二氧化硅层、纯硅层或砷化镓层中的一种，在所述衬底层(1) 的上表面镀覆有第一金属层(2)，所述第一金属层(2)具体为150nm厚的金质薄膜层。在所述第一金属层(2)的上表面覆盖有电介质层(3)，所述电介质层(3) 具体为厚度为100-140nm的锗层。沉积在所述电介质层(3)上的所述第二金属结构(4)为通过电子束蒸发沉积的金层，所述第二金属结构(4)的厚度为40-60nm。
所述第二金属结构(4)上的正方形沉孔(5)的对角线与所述第二金属结构(4) 的之间的夹角为45度，且所述正方形沉孔(5)的对角线长度与所述第二金属结构 (4)的边长相等。
所述基层的边长大于所述第二金属结构(4)的外边长。
如图1和图2所示，一种顶部为方型的共振金属结构(6)的超材料吸收器，当共振金属结构(6)的边长由18μm依次减小时，超材料吸收器对波的吸收率的峰值依次下降。
如图3和4所示，本申请公开了一种超材料吸收器，其顶部的第二金属层具有内接的方形孔，当第二金属层的边长开始减小时，超材料吸收器对波的吸收率的峰值始终达到接近99％，形成完美吸收，并不会因为结构的改变，导致吸收率峰值的下降。即，本申请公开的超材料吸收器即使结构尺寸发生变化，也能够达到阻抗匹配，具有99％的吸收率，因此，本申请公开的超材料吸收器在应用环境中具有较高的灵活性，可以根据实际应用环境的尺寸进行调整，而不必因阻抗匹配限制结构尺寸的设计。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种超材料吸收器，其特征在于，有底至上依次为衬底层(1)、第一金属层(2)、电介质层(3)和第二金属结构(4)，所述衬底层(1)、第一金属层(2)和电介质层(3)的上表面为正方形，所述第二金属结构(4)为棱柱结构，所述第二金属结构(4)的侧面与所述衬底层(1)相邻的侧面平行，所述第二金属结构(4)的上表面设置有与所述第二金属结构(4)侧面内接的正方形沉孔(5)。
2.根据权利要求1所述的一种超材料吸收器，其特征在于，所述衬底层(1)、第一金属层(2)、电介质层(3)具有相同的截面，且所述衬底层(1)的边长大于所述第二金属结构(4)的外侧边边长。
3.根据权利要求1所述的一种超材料吸收器，其特征在于，所述第二金属结构(4)上的正方形沉孔(5)的对角线与所述第二金属结构(4)的对角线之间的夹角为45度。
4.根据权利要求3所述的一种超材料吸收器，其特征在于，所述正方形沉孔(5)的对角线长度与所述第二金属结构(4)的边长相等。
5.根据权利要求1所述的一种超材料吸收器，其特征在于，所述衬底层(1)为二氧化硅层、纯硅层或砷化镓层。
6.根据权利要求1所述的一种超材料吸收器，其特征在于，所述第一金属层(2)为镀覆在所述衬底层(1)的上表面的金质薄膜层，所述第一金属层(2)的厚度为150nm。
7.根据权利要求1所述的一种超材料吸收器，其特征在于，所述电介质层(3)为所述衬底层(1)的上表面覆盖的锗层。
8.根据权利要求7所述的一种超材料吸收器，其特征在于，所述电介质层(3)的厚度为120nm。
9.根据权利要求1所述的一种超材料吸收器，其特征在于，所述第二金属结构(4)的厚度为50nm。
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| CN110366361A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-10-22 | 集美大学 | 一种基于超表面的吸波器 |
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