專(zhuān)利名稱(chēng)：基于分形結(jié)構(gòu)多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及基于分形結(jié)構(gòu)多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，屬于電磁器件領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超材料是一種周期性排列亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的人工合成媒質(zhì)，由于其具有自然界媒質(zhì)不存在的超常電磁特性，它被廣泛地應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域中，如濾波器、波導(dǎo)管、諧振器以及天線等，這些應(yīng)用都試圖盡量減小超常媒質(zhì)的損耗，目的是更好地實(shí)現(xiàn)負(fù)電磁特性；最近，人們利用太赫茲超材料強(qiáng)吸收電磁波特性作為吸收器引起人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注，可以應(yīng)用于光譜醫(yī)療成像、違禁品探測(cè)以及電磁波的吸收和探測(cè)裝置等；與傳統(tǒng)的吸收器相比，這種新型吸收器不僅能靈活地控制電磁波的特性，實(shí)現(xiàn)器件更靈活設(shè)計(jì)；而且能明顯地降低吸收器襯底的厚度，解決了由于散射導(dǎo)致的物理尺寸限制；另外，超材料吸收器的吸收波段已經(jīng)從微波擴(kuò)展到太赫茲波；但是，目前的太赫茲超材料吸收器只能適用于特定方向入射和偏振的電磁波，其吸收帶寬很窄，不能很好的滿(mǎn)足現(xiàn)有的需求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是為了解決現(xiàn)有的太赫茲超材料吸收器存在電磁波極化敏感和吸收帶寬窄的問(wèn)題，提供了一種基于分形結(jié)構(gòu)多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器。本實(shí)用新型所述基于分形結(jié)構(gòu)多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，它包括襯底、下金屬地板層、絕緣介質(zhì)層和上金屬層，襯底上依次設(shè)置有下金屬地板層、絕緣介質(zhì)層和上金屬層，所述上金屬層由主諧振結(jié)構(gòu)、次諧振結(jié)構(gòu)和第三諧振結(jié)構(gòu)構(gòu)成，主諧振結(jié)構(gòu)為十字交叉結(jié)構(gòu)的偶極子，在主諧振結(jié)構(gòu)的偶極子的每個(gè)末端均設(shè)置有一個(gè)次諧振結(jié)構(gòu)，所述次諧振結(jié)構(gòu)為十字交叉結(jié)構(gòu)的偶極子，所述次諧振結(jié)構(gòu)與主諧振結(jié)構(gòu)為一體結(jié)構(gòu)，在次諧振結(jié)構(gòu)的三個(gè)外部末端均設(shè)置有一個(gè)第三諧振結(jié)構(gòu)，所述第三諧振結(jié)構(gòu)為十字交叉結(jié)構(gòu)的偶極子，所述第三諧振結(jié)構(gòu)與次諧振結(jié)構(gòu)為一體結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型能工作在0. Γ4ΤΗζ的太赫茲波段，與現(xiàn)有吸收器相比，它在不增加諧振結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和加工成本的前提下具有多吸收帶和極化不敏感的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)仿真實(shí)驗(yàn)，本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)三帶吸收，而且每個(gè)帶的吸收效率都大于90%，可以應(yīng)用于光譜醫(yī)療成像、違禁品探測(cè)以及電磁波的吸收和探測(cè)裝置等。

圖1是基于分形結(jié)構(gòu)多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A向視圖；圖3是主諧振結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4是次諧振結(jié)構(gòu)的示意圖；[0011]圖5是第三諧振結(jié)構(gòu)的示意圖；圖6是不同頻率下吸收器的吸收率圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1至圖6說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于分形結(jié)構(gòu)多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，它包括襯底1、下金屬地板層2、絕緣介質(zhì)層3和上金屬層4，襯底1上依次設(shè)置有下金屬地板層2、絕緣介質(zhì)層3和上金屬層4，所述上金屬層 4由主諧振結(jié)構(gòu)5、次諧振結(jié)構(gòu)6和第三諧振結(jié)構(gòu)7構(gòu)成，主諧振結(jié)構(gòu)5為十字交叉結(jié)構(gòu)的偶極子，在主諧振結(jié)構(gòu)5的偶極子的每個(gè)末端均設(shè)置有一個(gè)次諧振結(jié)構(gòu)6，所述次諧振結(jié)構(gòu) 6為十字交叉結(jié)構(gòu)的偶極子，所述次諧振結(jié)構(gòu)6與主諧振結(jié)構(gòu)5為一體結(jié)構(gòu)，在次諧振結(jié)構(gòu) 6的三個(gè)外部末端均設(shè)置有一個(gè)第三諧振結(jié)構(gòu)7，所述第三諧振結(jié)構(gòu)7為十字交叉結(jié)構(gòu)的偶極子，所述第三諧振結(jié)構(gòu)7與次諧振結(jié)構(gòu)6為一體結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式所述的基于分形結(jié)構(gòu)多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器有三種諧振結(jié)構(gòu)，分別為主諧振結(jié)構(gòu)5、次諧振結(jié)構(gòu)6和第三諧振結(jié)構(gòu)7，這三個(gè)結(jié)構(gòu)中的十字交叉結(jié)構(gòu)均為交叉偶極子，圖3是主諧振結(jié)構(gòu)的示意圖，圖4是次諧振結(jié)構(gòu)的示意圖，圖5是第三諧振結(jié)構(gòu)的示意圖。這三種不同諧振結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)三個(gè)不同頻率的吸收帶，能吸收三個(gè)帶寬頻率的電磁波，而且每個(gè)帶的吸收效率都大于90%，這三個(gè)帶的吸收率情況參見(jiàn)圖6所示，主諧振結(jié)構(gòu)5的中心吸收頻率為0. 48THz，次諧振結(jié)構(gòu)6的中心吸收頻率為1. 5THz，第三諧振結(jié)構(gòu)7的中心吸收頻率為2. 7THz，而且三個(gè)不同的諧振結(jié)構(gòu)以分形方式構(gòu)建成結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的上金屬層4結(jié)構(gòu)，目的是使器件對(duì)電磁波的極化不敏感?？梢詰?yīng)用于光譜醫(yī)療成像、違禁品探測(cè)以及電磁波的吸收和探測(cè)裝置等。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一進(jìn)一步說(shuō)明，襯底1、下金屬地板層2、 絕緣介質(zhì)層3組成立方體結(jié)構(gòu)，上金屬層4中主諧振結(jié)構(gòu)5的偶極子沿絕緣介質(zhì)層3的對(duì)角線交叉設(shè)置。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一進(jìn)一步說(shuō)明，襯底1選用厚度為 500 μ m的硅層，下金屬地板層2和上金屬層4選用厚度為0. 5 μ m的金層，絕緣介質(zhì)層3選用厚度為4 μ m的聚酰亞胺層。襯底1的介電常數(shù)為11. 9 ；下金屬地板層2和上金屬層4的
電導(dǎo)率為4.09xl0T S/cm;絕緣介
質(zhì)層3的介電常數(shù)為2. 88，絕緣介質(zhì)層3的損耗角正切為0. 05，IanGS) = 0___05，其中古為絕
緣介質(zhì)層3的損耗角。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一進(jìn)一步說(shuō)明，襯底1選用厚度為 500 μ m的砷化鎵層，襯底1的介電常數(shù)為10. 75。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一進(jìn)一步說(shuō)明，絕緣介質(zhì)層3選用厚度為6μπι的苯并環(huán)丁烯樹(shù)脂層，絕緣介質(zhì)層3的介電常數(shù)為2. 65，絕緣介質(zhì)層3的損耗角正切為0. 045, = ，其中5為絕緣介質(zhì)層3的損耗角。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一進(jìn)一步說(shuō)明，絕緣介質(zhì)層3選用厚度為10 μ m的聚二甲基硅氧烷層。絕緣介質(zhì)層3的介電常數(shù)為2. 5，絕緣介質(zhì)層3的損耗角正
4切為0.001，S卩tan這)=0.001 ,其中5為絕緣介質(zhì)層3的損耗角。
權(quán)利要求1.基于分形結(jié)構(gòu)多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，其特征在于，它包括襯底(1)、 下金屬地板層(2)、絕緣介質(zhì)層(3)和上金屬層(4)，襯底(1)上依次設(shè)置有下金屬地板層 (2)、絕緣介質(zhì)層(3)和上金屬層(4)，所述上金屬層(4)由主諧振結(jié)構(gòu)(5)、次諧振結(jié)構(gòu)(6) 和第三諧振結(jié)構(gòu)(7)構(gòu)成，主諧振結(jié)構(gòu)(5)為十字交叉結(jié)構(gòu)的偶極子，在主諧振結(jié)構(gòu)(5)的偶極子的每個(gè)末端均設(shè)置有一個(gè)次諧振結(jié)構(gòu)(6)，所述次諧振結(jié)構(gòu)(6)為十字交叉結(jié)構(gòu)的偶極子，所述次諧振結(jié)構(gòu)(6)與主諧振結(jié)構(gòu)(5)為一體結(jié)構(gòu)，在次諧振結(jié)構(gòu)(6)的三個(gè)外部末端均設(shè)置有一個(gè)第三諧振結(jié)構(gòu)(7)，所述第三諧振結(jié)構(gòu)(7)為十字交叉結(jié)構(gòu)的偶極子，所述第三諧振結(jié)構(gòu)(7)與次諧振結(jié)構(gòu)(6)為一體結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于分形結(jié)構(gòu)多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，其特征在于，襯底(1)、下金屬地板層(2)、絕緣介質(zhì)層(3)組成立方體結(jié)構(gòu)，上金屬層(4)中主諧振結(jié)構(gòu)(5)的偶極子沿絕緣介質(zhì)層(3)的對(duì)角線交叉設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于分形結(jié)構(gòu)多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，其特征在于，襯底(1)選用厚度為500 μ m的硅層，下金屬地板層(2)和上金屬層(4)選用厚度為 0. 5 μ m的金層，絕緣介質(zhì)層(3)選用厚度為4 μ m的聚酰亞胺層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于分形結(jié)構(gòu)多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，其特征在于，襯底(1)選用厚度為500 μ m的砷化鎵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于分形結(jié)構(gòu)多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，其特征在于，絕緣介質(zhì)層(3)選用厚度為6 μ m的苯并環(huán)丁烯樹(shù)脂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于分形結(jié)構(gòu)多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，其特征在于，絕緣介質(zhì)層(3)選用厚度為10 μ m的聚二甲基硅氧烷層。
專(zhuān)利摘要基于分形結(jié)構(gòu)多帶極化不敏感太赫茲超材料吸收器，屬于電磁器件領(lǐng)域，本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有的太赫茲超材料吸收器存在電磁波極化敏感和吸收帶寬窄的問(wèn)題。本實(shí)用新型包括襯底、下金屬地板層、絕緣介質(zhì)層和上金屬層，襯底上依次設(shè)置下金屬地板層、絕緣介質(zhì)層和上金屬層，所述上金屬層由主諧振結(jié)構(gòu)、次諧振結(jié)構(gòu)和第三諧振結(jié)構(gòu)構(gòu)成，主諧振結(jié)構(gòu)為十字交叉結(jié)構(gòu)的偶極子，在主諧振結(jié)構(gòu)的偶極子的每個(gè)末端均設(shè)置有一個(gè)次諧振結(jié)構(gòu)，所述次諧振結(jié)構(gòu)為十字交叉結(jié)構(gòu)的偶極子，所述次諧振結(jié)構(gòu)與主諧振結(jié)構(gòu)為一體結(jié)構(gòu)，在次諧振結(jié)構(gòu)的三個(gè)外部末端均設(shè)置有一個(gè)第三諧振結(jié)構(gòu)，所述第三諧振結(jié)構(gòu)為十字交叉結(jié)構(gòu)的偶極子，所述第三諧振結(jié)構(gòu)與次諧振結(jié)構(gòu)為一體結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01Q17/00GK202259698SQ201120410530
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者桂太龍, 梅金碩, 殷景華, 王建民, 王玥, 賀訓(xùn)軍, 齊跡 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)