超材料是一種人工復(fù)合材料,它具有天然材料所不具備的超常的物理性能,其電磁響應(yīng)主要取決于材料性能和微觀結(jié)構(gòu)的物理尺寸和結(jié)構(gòu)排列。因此基于超材料的吸收器可以通過合理設(shè)計其尺寸和結(jié)構(gòu)來獲得任意的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率,從而達(dá)到對特定頻率電磁波的完美吸收。超材料吸收器具有厚度薄、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、吸收率高等優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于電磁隱身、傳感器、熱成像、電磁屏蔽等領(lǐng)域。本論文主要研究了微波范圍內(nèi)的超材料吸收器,內(nèi)容如下:（1）提出了一種具有廣角和極化不敏感性的雙頻超材料吸收器。該超材料吸收器由上下兩個銅層和中間一個FR-4電介質(zhì)層組成。它的頂層由一個十字形諧振器和一個方形環(huán)形諧振器構(gòu)成。計算結(jié)果表明,該超材料吸收器在3.8441GHz和9.1094GHz處各有一個吸收峰,吸收率分別為99.933%和99.99%,且其厚度僅為最低吸收頻率波長的1.34%。該雙波段超材料吸收器對垂直入射的電磁波極化不敏感,且在較大入射角入射的條件下對TE和TM極化波仍均有較高的吸收率。我們還對其工作機(jī)理進(jìn)行了探討并分析了主要參數(shù)對該超材料吸收器吸收性能的影響。（2）提出了一種極化不敏感的三波段超材料吸收材料。它由三層結(jié)構(gòu)組... 

【文章來源】： 江成鑫 吉林大學(xué)

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圓柱形金屬線結(jié)構(gòu)[5]

第1章緒論2的情況，提出的金屬線結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。1999年，PendryJ.B又利用金屬開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了在某一頻率范圍磁導(dǎo)率為負(fù)值的情況[6]，其結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。這兩種結(jié)構(gòu)單元的提出為證實(shí)Veselago提出的左手材料提供了可能。εμε>0,μ<0ε>0,μ>0ε<0,μ<0ε<0,μ>0(mostmaterials)(lessexplored)圖1.1材料按電磁參數(shù)分類圖1.2圓柱形金屬線結(jié)構(gòu)[5]圖1.3開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)[6]2000年，SmithD.R等人將Pendry提出的具有負(fù)介電常數(shù)的圓柱金屬線和具有負(fù)磁導(dǎo)率的金屬開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，首次報道了構(gòu)造左手材料的方法[7]，

第1章緒論3從而證實(shí)了Veselago的預(yù)測。2001年，Smith等人利用銅開口環(huán)和銅線制備了在微波頻段具有負(fù)介電常數(shù)和負(fù)磁導(dǎo)率的介質(zhì)樣品[8]，如圖1.4所示。他們在實(shí)驗(yàn)中觀察到一束微波照射到人工材料上發(fā)生負(fù)偏轉(zhuǎn)角度的折射現(xiàn)象，從而證實(shí)了負(fù)折射率材料的存在。隨后，超材料的研究進(jìn)入的爆炸式的發(fā)展，超材料的研究已經(jīng)涉及到多個領(lǐng)域，如隱身斗篷[9-11]，超透鏡[12-14]，天線[15-17]等。圖1.4雙負(fù)材料樣本[8]由于超材料具有亞波長結(jié)構(gòu)，因此可以用等效介質(zhì)理論來描述其材料參數(shù)和物理性質(zhì)。由于諧振的特性，在諧振頻率附近，超材料會產(chǎn)生較大的介電損耗，利用超材料中的介電損耗，可實(shí)現(xiàn)對電磁波的高吸收，因此電磁波吸收器也是超材料的一個非常重要的研究領(lǐng)域�；诔牧辖Y(jié)構(gòu)的電磁波吸收器(metamaterialabsorber)是一種能將位于工作波長的入射電磁波進(jìn)行有效吸收，并且將入射電磁波轉(zhuǎn)化其它形式的能量的器件[18]。超材料吸收器可以通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)來調(diào)整材料的電磁參數(shù)使其達(dá)到阻抗匹配，從而使特定頻率的電磁波入射到吸收器時，能夠完全進(jìn)入材料中沒有反射分量產(chǎn)生。傳統(tǒng)的吸收器是采用高固有損耗的材料作為吸收層，而超材料吸收器則通過結(jié)構(gòu)的設(shè)計來實(shí)現(xiàn)對電磁波的吸收。它一般由簡單的三層結(jié)構(gòu)組成，頂層為周期性的金屬圖案，中間層為電介質(zhì)或絕緣體材料，底層一般采用厚度遠(yuǎn)大于電磁波在金屬中的趨膚深度的連續(xù)金屬薄膜，可以阻擋電磁波的透射。有時為了加工的需要加一層支撐基板（如硅，二氧化硅）。通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以實(shí)現(xiàn)對特定頻率電磁波的完美吸收。超材料吸收器具有厚度雹體積孝結(jié)構(gòu)簡單、吸收率高等優(yōu)勢，可廣泛應(yīng)用于傳感器[19,20]，光伏電池[21-23]，熱輻射計[24-26]和電磁隱身[27,28]等領(lǐng)域。自2008年Landy等人第一次提出


本文編號：2911907