[发明专利]可变吸收率的超宽带太赫兹吸收器

说明书

本发明公开了一种可变吸收率的超宽带太赫兹吸收器。它包括太赫兹波输入端、激光输入端、N×N个正方形单元结构，N为自然数，N×N个正方形单元结构周期排列在与太赫兹波输入方向垂直的平面上；单元结构包括顶层光导硅结构层和衬底金属板；其中，顶层光导硅结构层位于衬底金属板上方，其横截面由圆环与12片涡旋片组成，每片涡旋片由4条圆弧相交而成，12片涡旋片等间距环绕于圆环的圆周上且旋向均朝向同一方向。本发明的可变吸收率的超宽带太赫兹吸收器具有制作方便、方便调节、吸收带宽大等特点，满足太赫兹波系统的应用要求。

技术领域

本发明涉及太赫兹波吸收器，尤其涉及一种可变吸收率的超宽带太赫兹吸收器。

背景技术

太赫兹波是指频率从0.1THz到10THz，波长为3mm到30μm，其频段介于微波与红外光之间的电磁波谱区域。太赫兹所处的独特频段使其具有低能量型、强穿透性、吸水性、瞬态性、指纹谱性等多种特性，在医学诊断、通信、成像、空间天文学、安检等多个领域都具有潜在应用。在过去一段时间里，受限于太赫兹波产生和检测方法的缺失，人们对太赫兹波段电磁辐射性质所知甚少。随着相应技术的产生与突破，太赫兹波凭借其独特的优越特性愈发收研究者关注。现如今，太赫兹技术科学已成为了科技发展与信息产业升级的一条必经之路。

太赫兹吸收器是一种非常重要的太赫兹波功能器件，其在太赫兹雷达、太赫兹通信、太赫兹波成像等太赫兹波应用领域都展示出了广阔的应用前景。虽然部分太赫兹吸收器的加工技术已趋近成熟，但往往结构复杂、吸收带宽窄，且实际制作成本较高，对加工工艺与加工环境有严苛的需求。因此迫切需要研究出一种结构简单、吸收效率高、吸收宽带大的太赫兹吸收器来满足太赫兹系统实际应用需要。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是克服现有技术的不足，提供可变吸收率的超宽带太赫兹吸收器，吸收带宽达可达7.11THz。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种可变吸收率的超宽带太赫兹吸收器，它包括N×N个正方形周期单元结构，N为自然数；N×N个单元结构周期排列在与太赫兹波输入方向垂直的平面上；每个单元结构包括顶层光导硅结构层和衬底金属板，顶层光导硅结构层安装于衬底金属板上，所述的衬底金属板板面为正方形，N×N个单元结构的衬底金属板连续拼接；所述的顶层光导硅结构层为柱体，其横截面由圆环与12片涡旋片组成，每片涡旋片由4条圆弧相交而成，12片涡旋片等间距环绕于圆环的圆周上且旋向均朝向同一方向；顶层光导硅结构层的顶面作为太赫兹波输入端和激光输入端，当太赫兹波从太赫兹波输入端输入时，通过外加激光改变顶层光导硅结构层的光导硅电导率，达到吸收器吸收率可变的功能。

上述方案中的各部件具体参数可采用如下优选方式：

作为优选，所述顶层光导硅结构层的材料为光导硅，厚度为40μm～60μm；12个涡旋片以相同的圆心角间距分布在圆环的周向，且与圆环连接为一体。

作为优选，在每一个单元结构的俯视图中，所述顶层光导硅结构层的轴心与衬底金属板的中心重合。

进一步的，在每一个单元结构的俯视图中，所述圆环的外半径为2.2μm～2.6μm，内半径为1μm～2μm，组成12片涡旋片中的一片涡旋片的4条圆弧中，第一条圆弧和第二条圆弧所在圆的圆心均与所述圆环的圆心重合，第一条圆弧所在圆的半径与圆环的外半径相同，第二条圆弧所在圆的半径为3μm～6μm，第三条圆弧所在圆的圆心距离衬底金属板下侧边界线和左侧边界线距离分别为8μm～9μm和9μm～10μm，第三条圆弧所在圆的半径为6μm～7μm，第四条圆弧所在圆的圆心距离衬底金属板下侧边界线和左侧边界线距离分别为7μm～8μm和9μm～10μm，第四条圆弧所在圆的半径为4μm～5μm，而其余11片涡旋片由这一片涡旋片沿所述圆环周向等间距阵列布置而成。

作为优选，所述衬底金属板的材质为银，边长为10μm～14μm，厚度为1μm～2μm。