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基于电介质超材料的中红外超窄带吸波器

安徽大学学报（自然科学版） 2024年第2期48卷 40-45页

作者：廖艳林周霄鹏卢一博赵艳谌正艮安徽大学纽约石溪学院安徽合肥230039 安徽医科大学生物医学工程学院安徽合肥230032

电介质超材料因具有极低欧姆损耗受到广泛关注.提出一种基于电介质超材料的中红外超窄带吸波器,该吸波器由顶层电介质微结构、中间层电介质膜和基底金属构成.研究结果表明:该吸波器在中红外波段存在带宽为2.40nm的吸收峰;电场主要分布... 详细信息

电介质超材料因具有极低欧姆损耗受到广泛关注.提出一种基于电介质超材料的中红外超窄带吸波器,该吸波器由顶层电介质微结构、中间层电介质膜和基底金属构成.研究结果表明:该吸波器在中红外波段存在带宽为2.40nm的吸收峰;电场主要分布于顶层硅微结构之间的间隙,导致吸收损耗功率显著降低,进而实现吸收带宽压缩;作为传感器时,在中红外波段该吸波器的品质因数可达80.可见,该吸波器可应用于中红外热辐射光源和高性能传感器.

关键词：超材料中红外吸波器传感器热辐射源

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基于超表面的三频带吸波器

光电子·激光 2024年

作者：喻卫军盛子腾张易成韩连福刘兴斌付长凤常熟理工学院电子信息工程学院东北石油大学物理与电子工程学院常熟理工学院电气与自动化工程学院

针对多频带和完美吸波器的应用需求，本文设计一种基于超表面的三频带吸波器。所提出的吸波器由金属图案层、中间介质层和金属底板组成。研究表明，该吸波器在5.16 GHz(C波段)、7.27 GHz(C波段)和8.32 GHz(X波段)三个谐振频率处的吸波... 详细信息

针对多频带和完美吸波器的应用需求，本文设计一种基于超表面的三频带吸波器。所提出的吸波器由金属图案层、中间介质层和金属底板组成。研究表明，该吸波器在5.16 GHz(C波段)、7.27 GHz(C波段)和8.32 GHz(X波段)三个谐振频率处的吸波率分别为 99.98%、99.94%和99.98%，可实现近乎完美吸收。利用阻抗匹配理论阐明所提出设计产生三个谐振频率的原因。对谐振频率处的表面电流、电场和磁场进行仿真，分析三频带吸波机理。通过改变吸波器顶层金属图案的数量可实现单频带、双频带和三频带的调控。此外，研究吸波率对极化角和入射角的依赖性，结果表明该吸波器具有良好的极化不敏感性和广角稳定性(0-60°)。所提出的基于超表面的三频带吸波器具有易于设计和轻薄等特点，在电磁吸波、隐身、传感等领域有巨大的应用潜力。

关键词：超表面三频带吸波器极化不敏感

基于二氧化钒和光导硅超构表面的动态可调吸波器研究

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光电子·激光 2024年

作者：王欣柯居佳欣李娜严晓波韩连福付长凤东北石油大学物理与电子工程学院常熟理工学院电气与自动化工程学院常熟理工学院电子信息工程学院

针对目前大多数太赫兹(terahertz， THz)吸波器仅能实现单一窄吸收峰，无法实现动态可调吸收以满足实际需求，本文提出一种基于二氧化钒(vanadium dioxide， VO2)和光导硅(photoconductive silicon， PSi)超构表面的太赫兹动态可调吸波... 详细信息

针对目前大多数太赫兹(terahertz， THz)吸波器仅能实现单一窄吸收峰，无法实现动态可调吸收以满足实际需求，本文提出一种基于二氧化钒(vanadium dioxide， VO2)和光导硅(photoconductive silicon， PSi)超构表面的太赫兹动态可调吸波器。所提出的设计由PSi图案层、两层二氧化硅(silicon dioxide， SiO2)介质层、VO2调控层和金(aurum， Au)金属底板五层构成。仿真结果表明，该吸波器在VO2的电导率(σvo2)为10 S/m、PSi的电导率(σPSi)为1.5×105S/m具有双频带吸波特性，其在0.50-0.79 THz和1.93-2.25 THz双频带内的吸收率(absorptivity， A(ω))达到90%以上，所对应的相对带宽分别为44.96%和15.31%。当σvo2=2×105S/m、σPSi=1.5×105S/m时，所设计的吸波器在0.96-1.63 THz内具有单频带吸波特性，其相对带宽为51.74%(A(ω)>90%)。本文所提出的设计具有宽角度稳定性(60°)、极化不敏感性和动态可调吸波特性，在调制、传感和电磁隐身等多功能器件方面有潜在的应用价值。

关键词：二氧化钒光导硅动态调控超构表面吸波器

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基于液晶的广角太赫兹可调谐超表面吸波器

光子学报 2023年第10期52卷 228-238页

作者：井越洋李培丽张亚杰曹阳陈羽南京邮电大学电子与光学工程学院南京210023

提出了一种结构简单的广角稳定太赫兹可调谐超表面吸波器,利用液晶材料电可调谐的性质,实现超表面吸波器吸收频率的调谐。利用液晶材料介电常数张量进行材料建模,模拟了液晶材料的各向异性特性。为了提高设计效率,得到良好的吸波性能和... 详细信息

提出了一种结构简单的广角稳定太赫兹可调谐超表面吸波器,利用液晶材料电可调谐的性质,实现超表面吸波器吸收频率的调谐。利用液晶材料介电常数张量进行材料建模,模拟了液晶材料的各向异性特性。为了提高设计效率,得到良好的吸波性能和可调谐性能,利用粒子群算法对超表面吸波器单元结构进行了逆向设计;并对设计的超表面吸波器特性进行研究。结果表明,利用粒子群算法可以高效地逆向设计出性能良好超表面吸波器,当对吸波器施加的电压在0~10 V范围内连续调谐时,实现了TE模式吸波频率在404.4~444.4 GHz范围内连续可调谐,频率可调谐性为9%,吸收率大于99%;TM模式吸波频率在404.4~425.4 GHz范围内连续可调谐,频率可调谐性为4.64%,吸收率大于99%;当斜入射角度为60°时,吸收率仍大于94%,具有大角度入射稳定性和吸收频率稳定性。本文设计的太赫兹超表面吸波器具备高吸收率、大频率可调谐性、广角稳定性和低控制电压等优点,具有广泛的应用价值。

关键词：液晶超表面粒子群优化可调谐吸波器

一种基于方形对称型的超材料太赫兹多频吸波器

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激光与光电子学进展 2022年第5期59卷 238-245页

作者：户瑞珍王建扬吴倩楠中北大学理学院物理系山西太原030051 中北大学南通智能光机电研究院江苏南通226000 中北大学微系统集成研究中心山西太原030051 中北大学前沿交叉科学研究院山西太原030051

设计了一种方形对称型的超材料太赫兹多频吸波器,可解决吸波器高频、多频、高吸收率的问题。这种太赫兹吸波器由金属-介质-金属结构组成,底层为金属薄膜,中间层为聚碳酸酯介质基板,顶层为方形对称的金属谐振结构。采用时域有限差分法对... 详细信息

设计了一种方形对称型的超材料太赫兹多频吸波器,可解决吸波器高频、多频、高吸收率的问题。这种太赫兹吸波器由金属-介质-金属结构组成,底层为金属薄膜,中间层为聚碳酸酯介质基板,顶层为方形对称的金属谐振结构。采用时域有限差分法对吸波器的透反射性能进行模拟仿真,通过计算得到该吸波器在3~10 THz频率范围内有5个较为明显的谐振吸收峰,吸收峰所在频率分别为4.8 THz、6.55 THz、6.85 THz、7.65 THz及7.88 THz,这些吸收峰的吸收率分别可以达到98.56%、99%、99.64%、99%及90.39%,实现了多频高吸收率的特性,并且该吸波器对入射角不敏感,在大角度入射下依然可以保持优异的吸收特性。该款吸收器的单元尺寸为50μm×50μm×9.6μm,可用于多功能、多通道、多频通信及隐身领域,起到防治电磁污染、消除电磁干扰、提高武器战斗能力的作用。

关键词：材料超材料吸波器多频太赫兹

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大角度的多波段可调谐超材料吸波器

电波科学学报 2023年第3期38卷 548-554页

作者：宁仁霞王菲陆佳乐李陆洋任其林焦铮黄山学院信息工程学院黄山245041 南京航空航天大学电子信息工程学院南京211106 智能微系统安徽省工程技术研究中心黄山245041

提出了一种可用于微波段的可调超材料吸波器设计.该超材料吸波器由两个长度成一定比例的闭口金属环和一个十字形谐振器组成,在5~12 GHz频率范围内具有三个独立可调的工作频段(C和X波段),分别为6.36 GHz、7.96 GHz、10.12 GHz,吸收率分别... 详细信息

提出了一种可用于微波段的可调超材料吸波器设计.该超材料吸波器由两个长度成一定比例的闭口金属环和一个十字形谐振器组成,在5~12 GHz频率范围内具有三个独立可调的工作频段(C和X波段),分别为6.36 GHz、7.96 GHz、10.12 GHz,吸收率分别为0.937、0.999和0.993.在大角度入射时,该吸波器可保持较高的吸收效率.此外研究了设计结构的可调谐性,当顶层的二氧化钒(VO2)处于全金属状态时,微波段有三个吸收峰,吸收率最高值分别为0.939、0.827、0.92.由于VO2的电导率从30000 S/m到200000 S/m变化,吸收率在三个吸收峰上实现了动态可调.该研究结果在多波段传感检测中有潜在的应用前景.

关键词：大角度多波段可调谐超材料吸波器

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一种基于ITO的柔性透明超材料吸波器

微纳电子技术 2022年第10期59卷 983-988,996页

作者：刘婧雯段俊萍张斌珍中北大学微米纳米技术研究中心仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

研制了一种基于氧化铟锡(ITO)的柔性透明宽频超材料吸波器。采用三明治结构,选用ITO作为谐振顶层和底层,柔性透明材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为中间介质层。该吸波器在15.5~25.8 GHz内的吸波率达到90%以上,... 详细信息

研制了一种基于氧化铟锡(ITO)的柔性透明宽频超材料吸波器。采用三明治结构,选用ITO作为谐振顶层和底层,柔性透明材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为中间介质层。该吸波器在15.5~25.8 GHz内的吸波率达到90%以上,且该吸波器具有优异的极化不敏感性与宽入射角特性。对特定工作频点处的表面电流、表面电场、归一化阻抗、等效磁导率和等效介电常数进行进一步研究。测试结果表明样品在350~750 nm波长的透光率达到73%以上。设计的柔性透明宽频超材料吸波器具有易于设计、轻薄和更适合实际应用等特点,在透明电磁隐身防御系统和可穿戴电子中具有应用潜力。

关键词：超材料吸波器氧化铟锡(ITO) 柔性可穿戴电子

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入射角度不敏感的宽带超材料吸波器

电子元件与材料 2023年第5期42卷 592-597页

作者：马东宝王子兰大连理工大学光电工程与仪器科学学院辽宁大连116024

微波宽带超材料吸波器可以实现武器装备的隐身,对现代化战争有着十分重要的意义。针对目前宽带吸波器入射角度不敏感性仍需要提升的问题,提出了一种在磁性介质表面制备超表面结构的宽带超材料吸波器结构。结构由周期性金属结构层、磁性... 详细信息

微波宽带超材料吸波器可以实现武器装备的隐身,对现代化战争有着十分重要的意义。针对目前宽带吸波器入射角度不敏感性仍需要提升的问题,提出了一种在磁性介质表面制备超表面结构的宽带超材料吸波器结构。结构由周期性金属结构层、磁性介质层、金属反射底板层三层结构结合而成。仿真结果表明,在8~15 GHz(相对带宽为61%)频带内,吸波器结构实现了90%以上的吸收率。当电磁波斜入射时仍具有良好的吸收性能,尤其在横磁模式下,当入射角为60°时,在8~15 GHz频率范围内,吸收率仍能保持90%以上,表现出了优异的广角吸收特性。所提出的吸波器结构满足目前对超材料“薄,宽,轻,强”的要求,在军事和工程领域有一定应用价值。

关键词：超材料宽带吸波器磁性材料广角

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宽带/双频可切换的石墨烯太赫兹吸波器设计

扬州大学学报（自然科学版） 2023年第5期26卷 29-34页

作者：王全全成国庆宛汀宋祖昆南京邮电大学通信与信息工程学院南京210003 中国移动通信集团江西有限公司南昌分公司南昌330000

设计了一款宽带/双频可切换的石墨烯太赫兹吸波器,该吸波器由周期性单元结构组成,包含石墨烯层、介质层和金属层.通过调节石墨烯的化学势,吸波器可以实现宽带吸收与双频吸收模式之间的切换.吸波器在宽带模式下0.98~1.51 THz频率区间内... 详细信息

设计了一款宽带/双频可切换的石墨烯太赫兹吸波器,该吸波器由周期性单元结构组成,包含石墨烯层、介质层和金属层.通过调节石墨烯的化学势,吸波器可以实现宽带吸收与双频吸收模式之间的切换.吸波器在宽带模式下0.98~1.51 THz频率区间内的吸收率达90%以上;双频模式下频率为1.35 THz和1.75 THz的吸收率分别为98.65%和99.60%.此外,该吸波器在0°~45°入射角范围内均能保持较好的吸波性能.

关键词：吸波器石墨烯化学势太赫兹