CN211480303U

CN211480303U - J型平面结构太赫兹环偶极子超表面

Info

Publication number: CN211480303U
Application number: CN201921443879.1U
Authority: CN
Inventors: 王爽; 王松; 朱剑宇
Original assignee: Tianjin University of Technology and Education China Vocational Training Instructor Training Center
Current assignee: Tianjin University of Technology and Education China Vocational Training Instructor Training Center
Priority date: 2019-09-02
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2020-09-11
Anticipated expiration: 2029-09-02

Abstract

本实用新型是一种单层J型平面结构太赫兹环偶极子超表面，其单元结构由两个呈180^o旋转对称的J型金属条构成，基底介质是高分子材料Mylar薄膜。金属层的排列形状为：每个单元结构中相邻的两个J型金属条呈180^o旋转对称，并且均相距0～30μm；J型结构的外部长度和宽度范围分别为145μm～155μm和100μm～220μm，J型结构的内部长度和宽度范围分别为125μm～135μm和80μm～160μm，厚度为0.2μm～0.6μm；J型金属结构中上下两臂长度差值为70～130μm；基底介质的厚度为15μm～30μm。“金属‑介质”结构的环偶极子超表面可有效增强正面入射强度，其Q值可达5左右。本实用新型可用于制备太赫兹传感器、调频器、吸波器等太赫兹功能器件。

Description

J型平面结构太赫兹环偶极子超表面

技术领域

本实用新型是一种单层J型平面结构太赫兹环偶极子超表面制备，采用“金属-介质”结构的环偶极子超表面，能够有效增强正面入射强度，其Q值也可以达到5左右，利用环偶极子在太赫兹频段的电磁特性，可用于制备太赫兹传感器、滤波器、吸波器等太赫兹功能器件。

背景技术

太赫兹 (Terahertz)泛指频率在0.1～10 THz频段内的电磁波,其频率处于红外和微波之间，这一频段也是宏观电子学向微观光子学的过渡阶段。太赫兹辐射是自然界中非常重要而实用的电磁波资源，具有区别于微波波段和红外波段所特有的特性，如互补特征强、抗干扰性强和时间空间相干性高等。太赫兹在宽带通信、电子检测、无损伤探测、天文学以及安全检查等领域有着广泛的应用。环偶极子是Zel'dovich 于1957年首次提出的，它独特的电磁性质，使其得到了许多科研工作者的关注。环偶极子与入射电磁波的耦合响应非常微弱，而能够和电磁波进行较强耦合的电、磁偶极子以及其它多极子往往会将其掩盖，致使环偶极子响应难以被观察到。一直以来由于环偶极子微弱的电磁响应，人们难以对其电磁特性进行观测，而超材料的引入为研究环偶极子提供了一个全新的方向。2007年，MarinovK等初次在理论上设计出一种环偶极子超材料，研究了该超材料的单向透射和负折射率及环境介电常数对其电磁特性的影响，由此开始，超材料成为研究环偶极子的主要手段。2010年，Kaelberer 等设计并制备了一种工作在微波频段的环偶极子超材料分子，首次在实验上探测出磁环偶极子；2014年，哈尔滨工业大学的王胜磊在开口谐振环的研究基础上建立了一种三维立体谐振环聚合体结构的环偶极子超材料；2016年华中师范大学的郭林燕通过对多极子相关理论的研究，提出了包括实现电环形偶极子及磁环形偶极子响应的基本模型，为后续环偶极子超材料的设计与研究提供了理论依据。然而现阶段设计的环偶极子超材料大部分是由复杂的3D立体结构构成，其加工困难较大、成本很高，限制了其应用范围。而在本设计是基于单层金属环的二维平面结构，其基底介质为柔性薄膜材料Mylar，因此本设计中的简易平面型超表面具有很高的现实意义和广阔的应用空间。

发明内容

本实用新型采用“金属-介质”结构构成太赫兹环偶极子超表面，介质材料采用高分子材料Mylar，该超表面具有双频环偶极子谐振响应、谐振频率可调节等优良的性能指标。

本实用新型的技术方案如下：

一种单层J型结构太赫兹环偶极子超表面，此超表面是由两个呈180^o旋转对称的J型结构重复获得，在介质层上设置有对称排列的一层J型结构的金属层；金属层的排列形状为：一排中相邻两个J型金属条呈180^o旋转对称；以超表面的几何中心为原点，呈180^o旋转对称的两个J型金属结构均相距0～30μm，并且J型结构的外部长度和宽度分别为145μm～155μm和100μm～220μm，J型结构内部的长和宽范围分别为125μm～135μm和80μm～160μm；厚度为0.2μm～0.6μm；J型金属结构中上下两臂长度差值为70μm～130μm；所有J型金属结构尺寸相同，且单元结构间的距离相等；J型结构的底层介质的厚度为15μm～30μm。

优选条件是：以超材料每层的几何中心为原点，两个呈180^。旋转对称的J型金属结构均相距5μm～25μm，并且J型结构的外部长度和宽度分别为147μm～153μm和102μm～218μm，J型结构内部的长和宽范围分别为125μm～135μm和78μm～162μm；厚度为0.3μm～0.5μm；J型金属结构中上下两臂长度差值为95μm～125μm；J型结构的底层介质厚度为18μm～27μm。

本实用新型的单层J型结构太赫兹环偶极子超表面的制备采用传统的光刻法和真空热蒸镀法；包括如下步骤：

（1）准备用于制备金属层的Mylar介质：将事先剪裁好的Mylar薄膜平铺放置在清洗干净的整洁的硅片上待用；利用硅片的硬度高和平整性好的特点，以其作为介质薄膜的支撑材料。

（2）金属层的制备：将光刻胶均匀的旋涂在准备好的Mylar介质上，再将其放入真空热板上预烘烤；然后，将设计并制作好的掩模版和涂了光刻胶的Mylar介质进行准确的对准；利用掩膜板将放置在曝光机中的涂好光刻胶的Mylar介质进行曝光；曝光完成后，再将样品放入烤箱中烘烤，使光刻胶进行化学反应，以使曝光的图形均匀化；将烘烤后的样品置于显影液中显影，从显影液中取出然后将冲洗吹干的样品放入烤箱中烘烤，使残留在样品上的显影液蒸发，固化光刻胶的图形；用真空热蒸镀的方法在光刻胶层表面镀上一层大于两倍趋肤深度的金属膜；无光刻胶的地方金属直接镀在介质层上，将蒸镀好的样品浸泡在丙酮溶液中，光刻胶被溶解并将其表面的金属也被带走，而直接镀在介质层上的金属则留下，形成金属图形阵列；此时获得的金属层是正反两个J型金属交替排列的、周期性的金属结构；同一超表面样品中所有J型金属结构尺寸相同，并且两两之间的距离相同。

优选硅片尺寸为直径 3～4 英寸、500μm~640μm 厚。

优选甩胶机以2500～3500 rpm的速度转15～45秒。

优选样品放入真空热板上在100～115℃下加热5～8min。

优选样品放在曝光机中，光刻胶压在结构掩模板下曝光，曝光时间15～20秒。

优选样品放入烤箱中在115～120℃下烘烤3～5min。

优选样品置于显影液中直至显影清晰。

优选蒸镀的真空环境要高于6×10^-5mB，蒸镀速率约8～16nm/s。

本实用新型采用8-F THz-TDS测量得到该超表面在太赫兹波段下的电磁特性。

本实用新型与现有技术相比，具有以下突出的实质性特点和显著优点：

1.采用“金属-介质”结构，并且结构简单容易制备。

2.在太赫兹波段下可以明显观测到双谐振的环偶极子响应，其Q值>5，对于太赫兹波段的理论研究和实际应用具有重要意义。

附图说明

图1：为环偶极子超表面结构的基底介质层；ｓ：介质层厚度；a：介质长度；b：介质宽度。

图2：为环偶极子超表面单元结构的金属层；lx：J型金属外部长度；ly：J型金属外部宽度；w：J型金属条宽度；g：左右两个J型金属的距离；t：J型金属厚度；d：J型金属上下两臂的差值。

图3：为环偶极子超表面结构的截面图；该超表面模型的两层结构均取每一层的几何中心为原点。

图4：为环偶极子超表面结构的总图。

具体实施方式

本实用新型的制备方法为光刻法和真空热蒸镀法，包括如下步骤：

（1）Mylar薄膜介质的准备：将硅片清洗、脱水和硅片表面成底膜处理；将与硅片直径相同的Mylar薄膜平整的紧贴着放置在硅片上，介质层其长为380μm～460μm，宽为220μm～300μm，厚度为15μm～30μm。

（2）金属层的制备：甩胶机以2500～3500 rpm的速度转15～45秒，将光刻胶甩到制备的Mylar介质上，再将样品放入真空热板上在100～115℃下加热5～8min。然后，将设计并制作好的掩模版和涂了光刻胶的Mylar介质进行准确的对准；利用掩膜板将放置在曝光机中的涂好光刻胶的Mylar介质进行曝光，曝光时间15～20秒。再将样品放入烤箱中在115～120℃下烘烤3～5min，使光刻胶进行充分的化学反应，以使曝光的图形均匀化。将烘烤后的样品置于显影液中直至显影清晰，从显影液中取出然后冲洗吹干的样品放入烤箱中在115～120℃下烘烤3～5min，使残留在样品上的显影液蒸发，固化光刻胶的图形。最后，用真空热蒸镀的方法在光刻胶层表面镀上一层大于两倍趋肤深度的金属膜。蒸镀的真空环境要高于6×10^-5mB，蒸镀速率约8～16nm/s。无光刻胶的地方金属直接镀在介质层上，将蒸镀好的样品浸泡在丙酮溶液中，光刻胶溶解并将其上的金属带走，而直接镀在介质层上的金属则留下，形成铝图形阵列。此时可以获得位于金属层的反向旋转对称的两个J型金属结构，该金属层的排列形状为：一排中相邻两个J型呈180^o旋转对称，上下排结构一致；两个反向旋转对称的J型金属结构均相距20μm，并且J型结构的外部长度和宽度分别为145μm～155μm和100μm～220μm，J型结构内部的长和宽范围分别为125μm～135μm和80μm～160μm；厚度为0.2μm～0.6μm；所有J型金属结构尺寸相同，且单元结构间的距离相等。

实施例1

以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明，本实用新型并不局限于以下实例。

如图1～4所示，该超表面模型的两层结构均取每一层的几何中心为原点。金属层的排列形状为：一排中相邻两个J型金属条呈180^o旋转对称；两个呈180^o旋转对称的J型金属结构相距g=0μm，并且J型结构的外部长度和宽度分别为lx=145μm和ly=100μm；J型结构内部的长度和宽度分别为lx-w=135μm和ly-2w=80μm；厚度为t=0.2μm；J型金属结构中山下两臂长度差值为d=70μm；所有J型金属结构尺寸相同，且单元结构间的距离相等；J型结构的金属层与介质底层的距离为15μm；底层介质的长度为a=360μm,宽度为b=200μm。

这种在太赫兹频率下可观测环偶极子的超表面的制备方法为光刻法和真空热蒸镀法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）Mylar薄膜介质的准备：将硅片清洗、脱水和硅片表面成底膜处理；将与硅片直径相同的Mylar薄膜平整的紧贴着放置在硅片上。在这个步骤结束后可以获得底层介质层，其长为360μm，宽为200μm，厚度为15μm。

（2）金属层的制备：甩胶机以3000 rpm的速度转30秒，将光刻胶甩到准备好的Mylar薄膜介质上，再将样品放入真空热板上在115℃下加热5min。然后，将掩模版与涂了光刻胶的Mylar薄膜介质的正确位置对准。将样品放在曝光机中，曝光时间15秒，再将样品放入烤箱中在115℃下烘烤5min，使光刻胶进行充分的化学反应，以使曝光的图形均匀化。将烘烤后的样品置于显影液中直至显影清晰后，从显影液中取出然后冲洗吹干的样品放入烤箱中在115℃下烘烤5min，使残留在样品上的显影液蒸发，固化光刻胶的图形。最后，用真空热蒸镀的方法在光刻胶层表面镀上一层大于两倍趋肤深度的金属膜。蒸镀的真空环境要高于6×10^-5mB，蒸镀速率约10nm/s。无光刻胶的地方金属直接镀在介质层上，将蒸镀好的样品浸泡在丙酮溶液中，光刻胶溶解并将其上的金属带走，而直接镀在介质层上的金属则留下，形成铝图形阵列。此时可以获得位于金属层的正反两个J型金属结构，该金属层的排列形状为：一排中相邻两个J型金属的开口方向相反，上下排结构一致；呈180^o旋转对称的两个相反J型金属结构均相距20μm，并且J型结构的外部长度和宽度分别为145μm和100μm，J型金属结构内部的长度和宽度分别为135μm和80μm；厚度t为0.2μm；J型金属结构中上下两臂长度差值为d=70μm；所有J型金属结构尺寸相同，且单元结构间的距离相等。

采用8-F THz-TDS测量可得到该超表面在太赫兹波段下的低频谐振频率为0.315THz、透射率为0.41932906和品质因数为2.5,高频谐振频率为0.639THz、透射率为0.013497095和品质因数为5.07。

实施例2

如图1～4所示，该超表面模型的两层结构均取每一层的几何中心为原点。金属层的排列形状为：一排中相邻两个J型金属结构的开口方向相反，上下排结构一致；呈180^o旋转对称的两个相反J型金属结构相距g=5μm，并且J型金属结构的外部长度和宽度分别为lx=147μm和ly=102μm；J型金属结构内部的长度和宽度分别为lx-w=135μm和ly-2w=78μm；厚度为thm=0.3μm；J型金属结构中上下两臂长度差值为d=95μm；所有J型金属结构尺寸相同，且单元结构间的距离相等；J型结构的金属层与介质底层的距离为20μm；底层介质的长度为a=380μm,宽度为b=220μm。

（1）Mylar薄膜介质的准备：将硅片清洗、脱水和硅片表面成底膜处理；将与硅片直径相同的Mylar薄膜平整的紧贴着放置在硅片上。在这个步骤结束后可以获得底层介质层，其长为380μm，宽为220μm，厚度为20μm。

（2）金属层的制备：甩胶机以3000 rpm的速度转30秒，将光刻胶甩到准备好的Mylar薄膜介质上，再将样品放入真空热板上在115℃下加热5min。然后，将掩模版与涂了光刻胶的Mylar薄膜介质的正确位置对准。将样品放在曝光机中，曝光时间15秒，再将样品放入烤箱中在115℃下烘烤5min，使光刻胶进行充分的化学反应，以使曝光的图形均匀化。将烘烤后的样品置于显影液中直至显影清晰后，从显影液中取出然后冲洗吹干的样品放入烤箱中在115℃下烘烤5min，使残留在样品上的显影液蒸发，固化光刻胶的图形。最后，用真空热蒸镀的方法在光刻胶层表面镀上一层大于两倍趋肤深度的金属膜。蒸镀的真空环境要高于6×10^-5mB，蒸镀速率约10nm/s。无光刻胶的地方金属直接镀在介质层上，将蒸镀好的样品浸泡在丙酮溶液中，光刻胶溶解并将其上的金属带走，而直接镀在介质层上的金属则留下，形成铝图形阵列。此时可以获得位于金属层的正反两个J型金属结构，该金属层的排列形状为：一排中相邻两个J型金属的开口方向相反，上下排结构一致；呈180^o旋转对称的两个相反J型金属结构均相距20μm，并且J型结构的外部长度和宽度分别为147μm和102μm，J型金属结构内部的长度和宽度分别为135μm和78μm；厚度t为0.3μm；J型金属结构中山下两臂长度差值为d=95μm；所有J型金属结构尺寸相同，且单元结构间的距离相等。

采用8-F THz-TDS测量可得到该超表面在太赫兹波段下的低频谐振频率为0.363THz、透射率为0.47110366和品质因数为2.05，高频谐振频率为0.765THz、透射率为0.23629113和品质因数为4.4。

实施例3

以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明，本实用新型并不局限于一下实例。

如图1～4所示，该超表面模型的两层结构均取每一层的几何中心为原点。金属层的排列形状为：一排中相邻两个J型的开口方向相反，上下排结构一致；呈180^o旋转对称的两个相反J型金属结构相距g=15μm，并且J型结构的外部长度和宽度分别为lx=150μm和ly=150μm；J型结构内部的长度和宽度分别为lx-w=134μm和ly-2w=118μm；厚度为t=0.4μm；J型金属结构中上下两臂长度差值为d=110μm；所有J型金属结构尺寸相同，且单元结构间的距离相等；J型结构的金属层与介质底层的距离为22μm；底层介质的长度为a=420μm,宽度为b=260μm。

（1）Mylar薄膜介质的准备：将硅片清洗、脱水和硅片表面成底膜处理；将与硅片直径相同的Mylar薄膜平整的紧贴着放置在硅片上。在这个步骤结束后可以获得底层介质层，其长为420μm，宽为260μm，厚度为22μm。

（2）金属层的制备：甩胶机以3000 rpm的速度转30秒，将光刻胶甩到准备好的Mylar薄膜介质上，再将样品放入真空热板上在115℃下加热5min。然后，将掩模版与涂了光刻胶的Mylar薄膜介质的正确位置对准。将样品放在曝光机中，曝光时间15秒，再将样品放入烤箱中在115℃下烘烤5min，使光刻胶进行充分的化学反应，以使曝光的图形均匀化。将烘烤后的样品置于显影液中直至显影清晰后，从显影液中取出然后冲洗吹干的样品放入烤箱中在115℃下烘烤5min，使残留在样品上的显影液蒸发，固化光刻胶的图形。最后，用真空热蒸镀的方法在光刻胶层表面镀上一层大于两倍趋肤深度的金属膜。蒸镀的真空环境要高于5×10^-5mB，蒸镀速率约10nm/s。无光刻胶的地方金属直接镀在介质层上，将蒸镀好的样品浸泡在丙酮溶液中，光刻胶溶解并将其上的金属带走，而直接镀在介质层上的金属则留下，形成铝图形阵列。此时可以获得位于金属层的正反两个J型金属结构，该金属层的排列形状为：一排中相邻两个J型金属的开口方向相反，上下排结构一致；呈180^o旋转对称的两个相反J型金属结构均相距20μm，并且J型结构的外部长度和宽度分别为150μm和150μm，J型金属结构内部的长度和宽度分别为134μm和118μm；厚度t为0.4μm；J型金属结构中上下两臂长度差值为d=110μm；所有J型金属结构尺寸相同，且单元结构间的距离相等。

采用8-F THz-TDS测量可得到该超表面在太赫兹波段下的低频谐振频率为0.342THz、透射率为0.54595548和品质因数为1.97，高频谐振频率为0.72THz、透射率为0.35159434和品质因数为4.36。

实施例4

如图1～4所示，该超表面模型的两层结构均取每一层的几何中心为原点。金属层的排列形状为：一排中相邻两个J型的开口方向相反，上下排结构一致；呈180^o旋转对称的两个相反J型金属结构相距g=20μm，并且J型结构的外部长度和宽度分别为lx=152μm和ly=155μm；J型结构内部的长度和宽度分别为lx-w=132μm和ly-2w=115μm；厚度为t=0.5μm；J型金属结构中上下两臂长度差值为d=120μm；所有J型金属结构尺寸相同，且单元结构间的距离相等；J型结构的金属层与介质底层的距离为25μm；底层介质的长度为a=440μm,宽度为b=280μm。

（1）Mylar薄膜介质的准备：将硅片清洗、脱水和硅片表面成底膜处理；将与硅片直径相同的Mylar薄膜平整的紧贴着放置在硅片上。在这个步骤结束后可以获得底层介质层，长为440μm，宽为280μm，厚度为25μm。

（2）金属层的制备：甩胶机以3000 rpm的速度转30秒，将光刻胶甩到准备好的Mylar薄膜介质上，再将样品放入真空热板上在115℃下加热5min。然后，将掩模版与涂了光刻胶的Mylar薄膜介质的正确位置对准。将样品放在曝光机中，曝光时间15秒，再将样品放入烤箱中在115℃下烘烤5min，使光刻胶进行充分的化学反应，以使曝光的图形均匀化。将烘烤后的样品置于显影液中直至显影清晰后，从显影液中取出然后冲洗吹干的样品放入烤箱中在115℃下烘烤5min，使残留在样品上的显影液蒸发，固化光刻胶的图形。最后，用真空热蒸镀的方法在光刻胶层表面镀上一层大于两倍趋肤深度的金属膜。蒸镀的真空环境要高于5×10^-5mB，蒸镀速率约10nm/s。无光刻胶的地方金属直接镀在介质层上，将蒸镀好的样品浸泡在丙酮溶液中，光刻胶溶解并将其上的金属带走，而直接镀在介质层上的金属则留下，形成铝图形阵列。此时可以获得位于金属层的正反两个J型金属结构，该金属层的排列形状为：一排中相邻两个J型金属的开口方向相反，上下排结构一致；呈180^o旋转对称的两个相反J型金属结构均相距20μm，并且J型结构的外部长度和宽度分别为152μm和155μm，J型金属结构内部的长度和宽度分别为132μm和115μm；厚度thm为0.5μm；J型金属结构中上下两臂长度差值为d=120μm；所有J型金属结构尺寸相同，且单元结构间的距离相等。

采用8-F THz-TDS测量可得到该超表面在太赫兹波段下的低频谐振频率为0.348THz、透射率为0.52371055和品质因数为2.04，高频谐振频率为0.717THz、透射率为0.41218749和品质因数为4.6。

实施例5

如图1～4所示，该超表面模型的两层结构均取每一层的几何中心为原点。金属层的排列形状为：一排中相邻两个J型的开口方向相反，上下排结构一致；呈180^o旋转对称的两个相反J型金属结构相距g=30μm，并且J型结构的外部长度和宽度分别为lx=155μm和ly=220μm；J型结构内部的长度和宽度分别为lx-w=125μm和ly-2w=160μm；厚度为thm=0.6μm；J型金属结构中上下两臂长度差值为d=130μm；所有J型金属结构尺寸相同，且单元结构间的距离相等；J型结构的金属层与介质底层的距离为30μm；两层介质的长度为a=460μm,宽度为b=300μm。

（1）Mylar薄膜介质的准备：将硅片清洗、脱水和硅片表面成底膜处理；将与硅片直径相同的Mylar薄膜平整的紧贴着放置在硅片上。在这个步骤结束后可以获得底层介质层，其长为460μm，宽为300μm，厚度为30μm。

（2）金属层的制备：甩胶机以3000 rpm的速度转30秒，将光刻胶甩到准备好的Mylar薄膜介质上，再将样品放入真空热板上在115℃下加热5min。然后，将掩模版与涂了光刻胶的Mylar薄膜介质的正确位置对准。将样品放在曝光机中，曝光时间15秒，再将样品放入烤箱中在115℃下烘烤5min，使光刻胶进行充分的化学反应，以使曝光的图形均匀化。将烘烤后的样品置于显影液中直至显影清晰后，从显影液中取出然后冲洗吹干的样品放入烤箱中在115℃下烘烤5min，使残留在样品上的显影液蒸发，固化光刻胶的图形。最后，用真空热蒸镀的方法在光刻胶层表面镀上一层大于两倍趋肤深度的金属膜。蒸镀的真空环境要高于5×10^-5mB，蒸镀速率约10nm/s。无光刻胶的地方金属直接镀在介质层上，将蒸镀好的样品浸泡在丙酮溶液中，光刻胶溶解并将其上的金属带走，而直接镀在介质层上的金属则留下，形成铝图形阵列。此时可以获得位于金属层的正反两个J型金属结构，该金属层的排列形状为：一排中相邻两个J型金属的开口方向相反，上下排结构一致；呈180^o旋转对称的两个相反J型金属结构均相距30μm，并且J型结构的外部长度和宽度分别为155μm和220μm，J型金属结构内部的长度和宽度分别为125μm和160μm；厚度thm为0.6μm；J型金属结构中上下两臂长度差值为d=130μm；所有J型金属结构尺寸相同，且单元结构间的距离相等。

采用8-F THz-TDS测量可得到该超表面在太赫兹波段下的低频谐振频率为0.312THz、透射率为0.54053309和品质因数为2.21，高频谐振频率为0.642THz、透射率为0.46447197和品质因数为4.4。

虽然本实用新型以较佳的实例揭示如上，但其并非用以限定本实用新型；任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以对所述实用新型进行各种改动和润饰，因此，本实用新型的保护范围应当视本申请的专利范围所限定的为准。

Claims

1.一种J型平面结构太赫兹环偶极子超表面，其特征是：超表面是由两个呈180^o旋转对称的J型结构重复获得，在介质层上设置有对称排列的一层J型结构的金属层；金属层的排列形状为：相邻两个J型呈180^o旋转对称；以超表面每层的几何中心为原点，旋转对称的两个J型金属结构均相距0μm～30μm，并且J型结构的外部长度和宽度范围分别为145μm～155μm和100μm～220μm，J型结构内部的长和宽范围分别为125μm～135μm和80μm～160μm；J型金属条的厚度为0.2μm～0.6μm；J型金属结构中上下两臂长度差值为70～130μm；所有J型金属结构尺寸相同，且单元结构间的距离相等；J型结构的底层介质厚度为15μm～30μm。

2.如权利要求1所述的J型平面结构太赫兹环偶极子超表面，其特征是：以超表面每层的几何中心为原点，呈180^o旋转对称的两个J型金属结构均相距5μm～25μm，并且J型结构的外部长度和宽度范围分别为147μm～153μm和102μm～218μm，J型结构内部的长和宽范围分别为125μm～135μm和78μm～162μm；J型金属条的厚度为0.3μm～0.5μm；J型金属结构中上下两臂长度差值为95μm～125μm；J型结构的底层介质厚度为18μm～27μm。