電磁超材料吸波器,作為超材料應用領域中一個極其重要的分支,在傳感、探測、熱輻射、電磁隱身和成像技術等相關領域具有巨大的應用前景,因此受到世界各國科研人員的廣泛關注。本文首先介紹了太赫茲波的特性及其發(fā)展應用,并詳細介紹了超材料吸波器的產生背景及發(fā)展現(xiàn)狀,然后介紹了超材料吸波器的理論基礎。通過建立溫敏半導體材料銻化銦的介電常數(shù)模型,設計了幾種不同類型的基于銻化銦介質基片的可調諧超材料吸波器,并對其吸收特性進行了研究,最后通過經典的電磁學理論和等效電路理論對其物理吸收機制進行了解釋。本文主要的研究內容和創(chuàng)新點如下:（1）設計了一種基于方環(huán)形結構的單頻窄帶可調諧太赫茲吸波器。當溫度T=280 K時,吸波器在f=2.01 THz處的吸收率接近100%。通過改變外部溫度,可將吸波器的吸收峰頻率從1.36 THz到2.26 THz范圍內進行調諧。（2）設計了一種基于交叉十字鏤空型的六頻帶可調諧太赫茲吸波器。在T=210K溫度條件下,吸波器在0.4-2.2 THz的頻率范圍內具有六個近乎完美的吸收峰。隨著溫度的升高,吸波器六個諧振頻點均呈現(xiàn)出明顯的藍移現(xiàn)象。（3）設計了一種三維結構的可調諧太赫茲吸波器... 

【文章來源】：武漢科技大學湖北省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)的Salisbury屏結構圖

武漢科技大學碩士學位論文5波入射時，利用開口諧振環(huán)激發(fā)共振效應，同時電阻片吸收電磁能量，從而達到吸波的目的。但是，由于該方法的制備工藝復雜，成品的加工難度很大，并不利于實際應用。2008年，Landy等人通過設計基于電磁諧振效應的超薄吸波器，首次實現(xiàn)了完美超材料吸波器，引發(fā)了巨大的轟動[29]。其單元結構如圖1.4所示，頂層為金屬開縫環(huán)電諧振器，底層為金屬微帶線，中間層為FR4介質基底。仿真結果顯示其在11.5GHz處得到的吸收率接近100%，加工實測的吸收率約為88%。圖1.4（a）頂層電諧振環(huán)；（b）底層金屬線;（c）吸波器單元結構；（d）吸波器吸收率同年，HuTao等人通過改變超材料單元結構的尺寸，將Landy等人的研究成果擴展到了THz波段，首次實現(xiàn)了THz波段對電磁波的完美吸收[30]。如圖1.5所示，其結構與Landy等人的結構類似，所不同的是HuTao等人的結構多添加了一層砷化鎵基底。由仿真結果可知，該吸波器在1.125THz左右實現(xiàn)了約97%的吸收率，此處的反射率和透射率都接近零。圖1.5（a）太赫茲完美超材料吸波器單元結構示意圖；（b）對應的吸收曲線通常，超材料吸波器由典型的三層結構組成：頂層的周期性金屬圖案層、中間介質層和金屬底板，這種結構也稱為全反射型超材料吸波器。超材料吸波器的吸收特性主要與頂層金屬圖案層的形狀分布、諧振方式以及中間介質層的電磁參數(shù)有關，通過調整單元結構的各種幾何參數(shù)，就可以獲得所需的諧振頻率范圍以及諧振強度大校(a)(b)(a)(b)(c)(d)

武漢科技大學碩士學位論文5波入射時，利用開口諧振環(huán)激發(fā)共振效應，同時電阻片吸收電磁能量，從而達到吸波的目的。但是，由于該方法的制備工藝復雜，成品的加工難度很大，并不利于實際應用。2008年，Landy等人通過設計基于電磁諧振效應的超薄吸波器，首次實現(xiàn)了完美超材料吸波器，引發(fā)了巨大的轟動[29]。其單元結構如圖1.4所示，頂層為金屬開縫環(huán)電諧振器，底層為金屬微帶線，中間層為FR4介質基底。仿真結果顯示其在11.5GHz處得到的吸收率接近100%，加工實測的吸收率約為88%。圖1.4（a）頂層電諧振環(huán)；（b）底層金屬線;（c）吸波器單元結構；（d）吸波器吸收率同年，HuTao等人通過改變超材料單元結構的尺寸，將Landy等人的研究成果擴展到了THz波段，首次實現(xiàn)了THz波段對電磁波的完美吸收[30]。如圖1.5所示，其結構與Landy等人的結構類似，所不同的是HuTao等人的結構多添加了一層砷化鎵基底。由仿真結果可知，該吸波器在1.125THz左右實現(xiàn)了約97%的吸收率，此處的反射率和透射率都接近零。圖1.5（a）太赫茲完美超材料吸波器單元結構示意圖；（b）對應的吸收曲線通常，超材料吸波器由典型的三層結構組成：頂層的周期性金屬圖案層、中間介質層和金屬底板，這種結構也稱為全反射型超材料吸波器。超材料吸波器的吸收特性主要與頂層金屬圖案層的形狀分布、諧振方式以及中間介質層的電磁參數(shù)有關，通過調整單元結構的各種幾何參數(shù)，就可以獲得所需的諧振頻率范圍以及諧振強度大校(a)(b)(a)(b)(c)(d)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Design of a concise and dual-band tunable metamaterial absorber[J]. 李宗哲,羅春婭,姚剛,樂進,季潔,姚建銓,凌福日.  Chinese Optics Letters. 2016(10)
[2]一種基于石墨烯的超寬帶吸波器[J]. 姜彥南,王揚,葛德彪,李思敏,曹衛(wèi)平,高喜,于新華.  物理學報. 2016(05)
[3]太赫茲通信技術研究進展[J]. 顧立,譚智勇,曹俊誠.  物理. 2013(10)
[4]太赫茲技術及其應用[J]. 姚建銓.  重慶郵電大學學報(自然科學版). 2010(06)
[5]太赫茲技術的發(fā)展現(xiàn)狀及應用前景分析[J]. 王憶鋒,毛京湘.  光電技術應用. 2008(01)
[6]太赫茲科學技術的新發(fā)展[J]. 劉盛綱.  中國基礎科學. 2006(01)
[7]銻化銦的物理特性及其應用[J]. 林達荃.  物理通報. 1963(02)



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