[发明专利]非同层双偏心圆太赫兹波吸收器

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹波吸收器，尤其涉及一种非同层双偏心圆太赫兹波吸收器。

背景技术

近年来，在电磁波谱上介于发展已相当成熟的毫米波和红外光之间的太赫兹波无疑是一个崭新的研究领域。太赫兹波频率0.1～10THz，波长为30μm～3mm。长期以来，由于缺乏有效的太赫兹波产生和检测方法，与传统的微波技术和光学技术相比较，人们对该波段电磁辐射性质的了解甚少，以至于该波段成为了电磁波谱中的太赫兹空隙。随着太赫兹辐射源和探测技术的突破，太赫兹独特的优越特性被发现并在材料科学、气体探测、生物和医学检测、通信等方面展示出巨大的应用前景。可以说太赫兹技术科学不仅是科学技术发展中的重要基础问题，又是新一代信息产业以及基础科学发展的重大需求。高效的太赫兹辐射源和成熟的检测技术是推动太赫兹技术科学发展和应用的首要条件，但太赫兹技术的广泛应用离不开满足不同应用领域要求的实用化功能器件的支撑。目前，太赫兹波段电磁超材料的研究取得了重要理论和实验成果，基于电磁超材料优良性能的太赫兹开关、调制器、移相器、传感器、探测器、滤波器和吸收器等功能器件的需求是迫切的。

太赫兹波吸收器是一类重要的太赫兹波功能器件，它对太赫兹技术的发展有着不可估量的作用。目前的吸收器基本都是基于超材料结构的吸收器，所以基于超材料收器的研究相对比较成熟，但是存在加工较难以及成本较高的缺点。针对以上缺点，本发明设计了一种基于频率选择表面的非同层双偏心圆太赫兹波吸收器，其具有结构简单紧凑、吸收性能好，太赫兹波吸收原理新颖，尺寸小，易加工等优点。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种非同层双偏心圆太赫兹波吸收器。本发明所采用的具体技术方案如下：

非同层双偏心圆太赫兹波吸收器，它包括两个耦合铜环、聚酰亚胺材料层以及介质平板；吸收器结构由上至下依次为上耦合铜环、聚酰亚胺耦合层、下耦合铜环与聚酰亚胺材料结合层、聚酰亚胺层、介质平板。上下两个铜环为非同心环，通过聚酰亚胺耦合层紧密耦合，形成频率选择表面，频率选择表面放置在介质平板上层的聚酰亚胺上；太赫兹信号从吸收器上方垂直输入，由于两个耦合铜环的圆心不在一条直线上，具有一定的相差距离，所以这种非中心对称结构破坏了频率选择表面的反射对称性，导致了环与介质平板之间产生一种独特的相互作用，从而实现对对太赫兹波的吸收。

基于上述方案，可进一步采用如下优选方式：

所述的上耦合铜环的圆心位于吸收器的几何中心纵轴上，其外半径R_1o为42μm，内半径R_1i为39μm，厚度为0.2μm；下耦合铜环与聚酰亚胺材料结合层由左右两部分聚酰亚胺矩形块与中部下耦合铜环组成，下耦合铜环外半径R_2o为36μm，内半径R_2i为33μm，厚度为0.2μm；两个非同心耦合铜环圆心之间的水平间隔距离为4μm。所述的介质平板的材料为铜，其长度和宽度都为100μm，厚度为0.2μm。所述的聚酰亚胺的介电常数为3.5，聚酰亚胺耦合层的长度和宽度都为100μm，厚度为1.75μm；聚酰亚胺层的长度和宽度都为100μm，厚度为9.6μm。

本发明有结构简单紧凑、吸收性能好，太赫兹波吸收原理新颖，尺寸小，易加工等优点，其他具体优点将通过具体实施方式进行说明。

附图说明：

图1是非同层双偏心圆太赫兹波吸收器的三维仿真结构示意图；

图2是非同层双偏心圆太赫兹波吸收器的侧视图；

图3是非同层双偏心圆太赫兹波吸收器的上耦合铜环结构示意图；

图4是非同层双偏心圆太赫兹波吸收器的下耦合铜环与聚酰亚胺材料结合层结构示意图；

图5是非同层双偏心圆太赫兹波吸收器的吸收率曲线图；

图6是非同层双偏心圆太赫兹波吸收器在f₁＝0.68THz时表面电流示意图；

图7是非同层双偏心圆太赫兹波吸收器在f₂＝0.77THz时表面电流示意图。

具体实施方式