[发明专利]一种基于液晶的超材料吸波体

说明书

本发明公开了一种基于液晶的超材料吸波体，包括有连续设置的多个吸波单元，所述的每个吸波单元包括有上、下两层介质基板，在所述的上、下两层介质基板的间隙中注入有液晶层，在所述的上层介质基板下表面设有金属谐振单元，所述的金属谐振单元由一个具有四个十字对称开口的金属环和连接金属环的四根十字对称的金属线组成的，在所述的下层介质基板上表面全覆盖一层金属层，形成金属接地电极。本发明吸收频率调节宽度能达到6.19%，调节范围大；大角度入射波下的吸收率高，本发明对不同极化的入射波，在入射波的入射角度达到60°时，仍能保持88%以上的吸收率，且吸收频率稳定性高。

技术领域

本发明涉及超材料技术领域，尤其涉及一种基于液晶的超材料吸波体。

背景技术

超材料是一种人为构造的新型结构材料，具有天然材料所不具备的超常电磁特性，为操控电磁波提供了一种新的途径。超材料吸波体作为超材料的一个重要应用领域，得到了世界各国研究者的广泛关注。传统的超材料吸波体的吸收频率一般为固定值，加工完成后难以更改。近年来，研究人员在频率可调超材料吸波体方向进行了大量研究，利用石墨烯，二氧化钒等材料实现了吸收频率的调节，此外，液晶等具有双折射效应的材料也被应用于频率可调超材料吸波体的设计。但目前频率可调超材料吸波体存在的主要问题是在大角度入射波下的吸收率很低，因此大大限制了该类器件的实际应用。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于液晶的超材料吸波体。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于液晶的超材料吸波体，包括有连续设置的多个吸波单元，所述的每个吸波单元包括有上、下两层介质基板，在所述的上、下两层介质基板的间隙中注入有液晶层，在所述的上层介质基板下表面设有金属谐振单元，所述的金属谐振单元由一个具有四个十字对称开口的金属环和连接金属环的四根十字对称的金属线组成的，在所述的下层介质基板上表面全覆盖一层金属层，形成金属接地电极。

所述的液晶层采用向列型液晶材料。

通过在金属谐振单元以及金属接地电极上施加电压，在所述的液晶层中形成偏置电场。

通过在金属谐振单元以及金属接地电极上施加电压，在液晶层中形成偏置电场，偏置电场使得液晶分子的排列方向产生偏转，从而改变液晶介电常数，并进一步改变吸波体的吸收频率。

本发明的优点是：本发明吸收频率调节宽度能达到6.19%，调节范围大； 大角度入射波下的吸收率高，本发明对不同极化的入射波，在入射波的入射角度达到60°时，仍能保持88%以上的吸收率，且吸收频率稳定性高。

附图说明

图1为本发明的吸波单元三维结构示意图。

图2 为本发明中吸波单元的结构的主视图。

图3为本发明中上介质基板下表面金属谐振单元结构示意图。

图4为本发明在不同的液晶介电常数下的垂直入射吸收率仿真结果图。

图5为本发明在液晶介电常数为2.47时，在TE极化波的宽入射角情况下的吸收率仿真结果图。

图6为本发明在液晶介电常数为2.47时，在TM极化波的宽入射角情况下的吸收率仿真结果图。

具体实施方式

如图1、2、3所示，一种基于液晶的超材料吸波体，包括有连续设置的多个吸波单元，所述的每个吸波单元包括有上、下两层介质基板1、2，在所述的上、下两层介质基板1、2的间隙中注入有液晶层3，在所述的上层介质基板1下表面设有金属谐振单元4，所述的金属谐振单元4由一个具有四个十字对称开口的金属环6和连接金属环的四根十字对称的金属线7组成的，在所述的下层介质基板2上表面全覆盖一层金属层5，形成金属接地电极。

所述的液晶层3采用向列型液晶材料。