可调谐太赫兹波超材料吸收器的设计

将半导体硅嵌入到金属双环结构单元中,从理论上设计了一种工作在太赫兹频段的可调谐的超材料吸收器.通过逐渐增加硅的电导率,实现了对超材料吸收特点的动态调控;并初步探讨了其物理机制.这些研究在物理研究和实际应用上均有着重要的意义.

可调谐四宽带太赫兹吸收器设计

设计了一种四宽带且吸收率动态可调的太赫兹吸收器,该吸收器结构简单,由顶层二氧化钒、中间层二氧化硅和底层金属组成。仿真结果表明,在0~10 THz范围内,吸收率超过90%的吸收带共有4个,带宽分别为0.87、0.58、0.61、0.45 THz。随二氧化钒电导率的变化,吸收率可在7.7%~99.9%范围内动态调节。引入阻抗匹配理论和法布里-珀罗共振理论解释了吸收器的物理机理,并通过电场分布分析了多个完美吸收峰的物理来源。此外,该吸收器还具有偏振不敏感和广角吸收的特点,可在微辐射计、生物传感器和隐身技术等领域应用。

基于石墨烯超材料的宽频带太赫兹吸收器

为了拓展太赫兹吸收器的相对吸收带宽,设计了一种基于石墨烯超材料的超薄、宽频带、可调谐的太赫兹吸收器,其由图案化石墨烯层、电介质层和金属反射底板层叠构成。仿真结果表明:该吸收器在4.48 THz频率处的吸收率为99.98%,通过调节石墨烯的化学势可使该频点处的吸收率变化至25.08%;同时,该吸收器表现出对入射波极化不敏感的吸收特性,且在太赫兹波倾斜入射的情况下仍能保持一定的宽频带吸收特性。在此基础上设计了基于三层图案化石墨烯的太赫兹吸收器,其可进一步拓展吸收频带宽度,仿真结果表明该吸收器在1.90~5.49 THz频率之间的吸收率高于90%,相对吸收带宽为97%。

基于二氧化钒的太赫兹超材料动态可调宽带吸收器

在硅平面上设计了一种基于二氧化钒(VO_(2))超材料的可调谐太赫兹(THz)宽带吸收器,该吸收器由VO_(2)谐振层和被SiO_(2)介质隔开的金属反射层组成。数值仿真结果表明,具有高电导率(30000 S/m)的VO 2表现为金属相,其吸收率大于90%时吸收带宽达到了2 THz,并且分别在4.5 THz和5.8 THz处实现了吸收率为99.3%和99.6%的完美吸收。具有低电导率(100 S/m)的VO_(2)则表现为绝缘相,其在相应的宽频吸收带内的峰值吸收率仅为8%。因此,通过改变吸收器结构中VO 2材料的电导率,可以实现宽频带内吸收率的动态调谐以及吸收和反射功能的切换。此外,由于结构的对称性,所提出的吸收器在垂直入射条件下具有偏振不敏感特性,并且在大入射角度范围内保持着良好的吸收性能。

太赫兹电磁超材料完美吸收器的研究进展

电磁超材料完美吸收器独特的亚波长结构能够与入射电磁波产生有效的电磁共振,在特定的频率范围内能够达到近乎100%的完美吸收。近年来,电磁超材料完美吸收器,特别是太赫兹波段完美吸收器受到了国内外研究人员的广泛关注,取得了一定进展。综述了基于太赫兹波段的电磁超材料完美吸收器的研究进展,阐述了超材料吸收器的基本结构特征、性能以及理论模型,并对太赫兹完美吸收器的未来发展趋势以及应用前景作了简要探讨。