CN214313548U - 一种基于环形偶极子的超宽带极化不敏感吸收器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于环形偶极子的超宽带极化不敏感吸收器，包括反射板以及设于所述反射板上的若干个谐振单元，在所述反射板1建立空间直角坐标系，若干个谐振单元在所述反射板上沿Z轴圆周分布，每个谐振单元主体上设有若干块铜片，每块铜片的周围设有二氧化钒。所述谐振单元的数量为12个，12个谐振单元等距分布，形成环形偶极子谐振结构，实现吸收器在THz波段的超宽带吸收，具有极化方向不敏感特性，即不同的极化模式和角度下，吸收电磁波的吸收曲线基本重合，具备良好的兼容性。

Description

一种基于环形偶极子的超宽带极化不敏感吸收器

技术领域

本实用新型属于无线电通信、THz器件技术领域，具体涉及一种基于环形偶极子的超宽带极化不敏感吸收器。

背景技术

现在己有多种超材料被研究和制备并应用于生活生产，其中包含了电磁超材料、磁超材料、光子晶体、复合右手传输线等。对于吸波材料，指的是能够将入射波的大部分能量吸收，并且将这些能量化为其它形式的能量而几乎没有多余反射的一类材料。按吸收机理，可以分为等离子体型、谐振型、干涉型和吸收型电磁波吸收材料。随着科学技术和电子工业的高速发展，各种数字化、高频化的电子电器设备在工作的时候向周围空间辐射了大量的不同波长和频率的电磁波，从而导致了新的污染，即电磁波干扰。在通常情况下，吸波材料可以完全将电磁波吸收入内部，以热损耗、电损耗和磁损耗的形式消耗而在军事技术中，成为隐身技术中最重要的也是最有效的一环，应用于隐身飞机、隐身坦克等军事领域。

环形偶极子属于环形多极子众多种类中的一种，具有很多新颖的电磁特性,在设计具有极化偏转、谐振透明等高性能的电磁设备、光学器件中，具有广阔的应用前景。

目前，已经有多种功能多样，设计新颖的超材料吸收器被应用于生产，而一般的超材料吸收器结构都较为简单，且只能在某一单一波段有一定的吸收效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中超材料吸收器结构都较为简单，且只能在某一单一波段有一定的吸收效果的不足，提供一种基于环形偶极子的超宽带极化不敏感吸收器，通过环形偶极子结构单元之间的耦合作用，同时使用二氧化钒材料作为谐振单元，实现对电磁波在THz波段的超宽带吸收。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本实用新型提供一种基于环形偶极子的超宽带极化不敏感吸收器，包括反射板以及设于所述反射板上的若干个谐振单元，若干个谐振单元在所述反射板上沿Z轴圆周分布，每个谐振单元主体上设有若干块铜片，每块铜片的周围设有二氧化钒。

进一步地，所述谐振单元的数量为12个，12个谐振单元等距分布。

进一步地，所述铜片的数量为3块。

进一步地，3块铜片由上至下等距设置。

进一步地，所述3块铜片的尺寸由上至下递增。

进一步地，每个谐振单元设于顶部的铜片长度为6.2μm，宽度为3.5μm，设于中部的铜片长度为7.55μm，宽度为5.42μm，设于底部的铜片长度为9.6μm，宽度为6.9μm。

进一步地，所述谐振单元主体上设有第一缺口和第二缺口，所述第一缺口和第二缺口不设二氧化钒，所述第一缺口位于底部的铜片的上方，所述第二缺口位于底部的铜片的外侧。

进一步地，所述谐振单元主体为聚酰亚胺板。

进一步地，所述谐振单元主体折射率为3.5+0.2i，其中3.5为实部，0.2为虚部，i为虚数单位。

进一步地，所述反射板为铜基板。

本实用新型具备的有益效果：

1.通过铜片的谐振作用以及铜片外围填充的二氧化钒介质的增强吸收作用，实现吸收器在THz波段的超宽带吸收；

2.采用了环形偶极子结构，所有吸收都由本身的谐振引起，在较小的物理尺寸下实现对大频率范围电磁波的吸收

附图说明

图1是本实用新型一个优选实施例的结构示意图；

图2是本实用新型一个优选实施例的结构正视图；

图3是本实用新型一个优选实施例的结构俯视图；

图4是本实用新型阵列俯视图；

图5是本实用新型TE模式电磁波垂直入射时的吸收曲线；

图6是本实用新型TE模式下电磁波沿不同入射角入射时的吸收曲线；

图7是本实用新型TM模式下电磁波沿不同入射角入射时的吸收曲线；

附图标记：

反射板1、二氧化钒2、铜片3、第一缺口4、第二缺口5。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型的一种基于环形偶极子的超宽带极化不敏感吸收器，包括反射板1以及设于所述反射板1上的若干个谐振单元，在所述反射板1建立空间直角坐标系，若干个谐振单元在所述反射板1上沿Z轴圆周分布，每个谐振单元主体上设有若干块铜片3，所述铜片3起到谐振作用，每块铜片的周围设有二氧化钒2，所述二氧化钒2起到增强电磁波吸收作用。所述谐振单元的数量为12个，12个谐振单元等距分布，形成环形偶极子谐振结构。所述铜片3的数量为3块，3块铜片3由上至下等距设置且3块铜片3的尺寸由上至下递增，具体地设于顶部的铜片长度为6.2μm，宽度为3.5μm，设于中部的铜片长度为7.55μm，宽度为5.42μm，设于底部的铜片长度为9.6μm，宽度为6.9μm，这样的布局可以有效增强吸收带宽。所述谐振单元主体为聚酰亚胺板，具有很高的耐辐照性能。所述谐振单元主体折射率为3.5+0.2i，其中3.5为实部，0.2为虚部，i为虚数单位。所述反射板1为铜基板。所述谐振单元主体上设有第一缺口4和第二缺口5，所述第一缺口4和第二缺口5不设二氧化钒2，所述第一缺口4位于底部的铜片的上方，所述第二缺口5位于底部的铜片的外侧，具体地所述第一缺口4长度为1μm，所述第二缺口5长度为1.4μm，所述第一缺口4和第二缺口5有引入磁谐振的作用。

如图2-3所示，本实用新型的一种基于环形偶极子的超宽带极化不敏感吸收器，其相关参数如表1所示。

表1 谐振单元的相关参数

如图5所示，本实用新型的吸收器在TE波下电磁波垂直入射时的吸收曲线。由吸收率公式A(ω)＝1-R(ω)-T(ω)，R(ω)表示反射率，T(ω)表示透射率由于底层是完整金属反射板，所以T(ω)＝0，故A(ω)＝1-R(ω)。从图5中可以看出，该吸收器在频带2.344THz到21.184THz内吸收率高于90％，其相对带宽为81.25％，其吸收带宽达到了18.84THz,所以这是一个超宽带吸收器。该吸收器具有四个较高的吸收峰，分别位于2.896THz、4.456THz、10.192THz和13.984THz，其吸收率分别为98.58％、99.57％、99.54％和98.57％。显然，通过设计的该环形偶极子的结构，可以实现吸收器在THz波段的超宽带吸收。

从图6和图7我们可以看到，随着电磁波极化角的改变，吸收曲线基本完全重合，所以本实用新型的吸收器是极化角度不敏感的，而在TE、TM波下的吸收曲线也基本完全重合，所以该吸收器是极化不敏感的。

本实用新型的吸收器采用了环形偶极子结构，所有吸收都由本身的谐振引起，可以在较小的物理尺寸下实现对大频率范围电磁波的吸收。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本实用新型不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种基于环形偶极子的超宽带极化不敏感吸收器，其特征是:包括反射板(1)以及设于所述反射板(1)上的若干个谐振单元，若干个谐振单元在所述反射板(1)上沿Z轴圆周分布，每个谐振单元主体上设有若干块铜片(3)，每块铜片的周围设有二氧化钒(2)。

2.根据权利要求1所述的一种基于环形偶极子的超宽带极化不敏感吸收器，其特征在于：所述谐振单元的数量为12个，12个谐振单元等距分布。

3.根据权利要求1所述的一种基于环形偶极子的超宽带极化不敏感吸收器，其特征在于：所述铜片(3)的数量为3块。

4.根据权利要求3所述的一种基于环形偶极子的超宽带极化不敏感吸收器，其特征在于：3块铜片(3)由上至下等距设置。

5.根据权利要求4所述的一种基于环形偶极子的超宽带极化不敏感吸收器，其特征在于：所述3块铜片(3)的尺寸由上至下递增。

6.根据权利要求5所述的一种基于环形偶极子的超宽带极化不敏感吸收器，其特征在于：每个谐振单元设于顶部的铜片长度为6.2μm，宽度为3.5μm，设于中部的铜片长度为7.55μm，宽度为5.42μm，设于底部的铜片长度为9.6μm，宽度为6.9μm。

7.根据权利要求5所述的一种基于环形偶极子的超宽带极化不敏感吸收器，其特征在于：所述谐振单元主体上设有第一缺口(4)和第二缺口(5)，所述第一缺口(4)和第二缺口(5)不设二氧化钒(2)，所述第一缺口(4)位于底部的铜片的上方，所述第二缺口(5)位于底部的铜片的外侧。

8.根据权利要求1所述的一种基于环形偶极子的超宽带极化不敏感吸收器，其特征在于：所述谐振单元主体为聚酰亚胺板。

9.根据权利要求1所述的一种基于环形偶极子的超宽带极化不敏感吸收器，其特征在于：所述谐振单元主体折射率为3.5+0.2i，其中3.5为实部，0.2为虚部，i为虚数单位。

10.根据权利要求1所述的一种基于环形偶极子的超宽带极化不敏感吸收器，其特征在于：所述反射板(1)为铜基板。

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