多频段超薄太赫兹超材料吸收体与自适应算法频率估计研究
多频段超薄太赫兹超材料吸收体
超材料是一种具有独特电磁特性的人工材料,它能够将电磁能转化为热能,其衰减量取决于材料的频率、磁导率和介电常数。超材料具有紧凑性、易于制造、重量轻、在宽频带上与极化无关以及能在宽频率范围内实现完美吸收等优点。
超材料通常由顶层和接地金属平面组成,中间由介电基板隔开。介电基板用于吸收最大能量,而完美导体作为接地平面来阻止传输。超材料的顶层由周期性单元或阵列设计而成,其周期性远小于工作波长,其中厚度、尺寸和工作带宽是重要参数。目前,紧凑单元设计和多频段超材料设计是研究人员面临的主要挑战。
近年来,太赫兹波段的超材料吸收体(MA)因其在传感、检测、测辐射热计、成像等方面的应用而受到关注。例如,有设计用于太赫兹应用的三宽带极化敏感MA,其吸收峰分别在1.71 THz、3.16 THz和4.89 THz,吸收率分别为99.4%、99.6%和90.5%;还有基于三个同心对称圆形开口环和一个对称方形开口环设计的六频段太赫兹吸收体,所有吸收峰都接近99%;以及宽带双频段可切换的基于石墨烯的太赫兹MA,在0.473 - 1.407 THz和2.273 - 3.112 THz频率范围内吸收率为80%。
多频段超薄MA的设计
本文设计了一种基于扩展十字图案谐振器的单元,周期性p = 26 µm。该吸收体由三层组成:
- 接地板厚度为0.3 µm,电导率为4.09 × 10⁷ S/m。
- 基板采用SiO₂,厚度为2.8 µm,介电常数为3.9。
- 顶层是厚度为0.1 µm的扩展十字形金属金谐振器。
在2.128 THz(最低频
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