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基于石墨烯的斜入射稳定的超宽带吸波器

光学学报 2024年

作者：黄佳俊曾庆生侯建强吴群傅佳辉宋明歆王哲飞南京信息工程大学电子与信息工程学院南京航空航天大学航天学院西安电子科技大学电子工程学院哈尔滨工业大学电子与信息工程学院海南大学应用技术学院

本文提出了一种基于石墨烯-金属混合油墨的极化不敏感的超材料吸波器，其具备大角度入射下稳定的超宽带吸收性能。与传统吸波器的角稳定特性不同的是，该设计随着入射角的增大，吸波性能会得到改善而不是恶化。本设计采用中心对称的多... 详细信息

本文提出了一种基于石墨烯-金属混合油墨的极化不敏感的超材料吸波器，其具备大角度入射下稳定的超宽带吸收性能。与传统吸波器的角稳定特性不同的是，该设计随着入射角的增大，吸波性能会得到改善而不是恶化。本设计采用中心对称的多层频率选择结构，获得了宽带吸收响应和极化不敏感特性。其次，设计了斜入射下结构最佳的阻抗匹配效果，并分析了其阻抗实部虚部特性，实现了大角度入射下吸收性能变优的效果。此外，本文研究了其等效电路模型和不同入射角下的表面电流、传播电场分布。结果表明，该吸波器在正入射下吸收频带3.7-18.3 GHz，相对带宽132.7%；在55°斜入射下，吸收频带拓宽至4.4–28.6GHz，相对带宽提升至146.7%，实现了斜入射吸收性能优化的设计目标。基于上述性能，所提出的超宽带大角度稳定的吸波器在光学、微波等领域中具有潜在的应用前景。

关键词：超材料吸波器斜入射稳定性超宽带

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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

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

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基于超材料的宽带红外吸波器

桂林电子科技大学学报 2024年第2期44卷 216-220页

作者：王淦王娇桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林541004

为了解决红外领域对高性能吸波器的需求问题,设计了一种基于超材料的宽带红外吸波器。此吸波器在“金属-介质-金属”三层结构基础上,通过设计印刷在介质基板上层的金属图案,实现了红外(10.0~12.7 THz)频段范围的宽带吸收,吸收率在90%以... 详细信息

为了解决红外领域对高性能吸波器的需求问题,设计了一种基于超材料的宽带红外吸波器。此吸波器在“金属-介质-金属”三层结构基础上,通过设计印刷在介质基板上层的金属图案,实现了红外(10.0~12.7 THz)频段范围的宽带吸收,吸收率在90%以上的相对带宽达到了23%。分析了吸波器不同尺寸参数对吸收率的影响,并通过S参数反演法得到了吸波器的等效介电常数和等效磁导率,同时采用等效媒质理论、干涉相消理论分析了吸波器的吸波机理。此外,设计的吸波器还具备极化不敏感、高吸收率、剖面低的优点,并在一定入射角范围内保持稳定的工作带宽。

关键词：吸波器超材料宽带红外极化不敏感

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S/X双频带吸波实时可调的吸波器`

物理学报 2020年第20期69卷 220-228页

作者：周仕浩房欣宇李猛猛俞叶峰陈如山南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094

本文提出了一种基于频率选择表面(FSS)的双频带实时可调的吸波器,可以实时调控雷达散射截面(RCS).FSS的单元由带有缺口的圆环和弯曲的十字交叉偶极子组成.通过切换嵌入在单元中的PIN二极管工作状态,可以调控单元的谐振频率.同时设计了... 详细信息

本文提出了一种基于频率选择表面(FSS)的双频带实时可调的吸波器,可以实时调控雷达散射截面(RCS).FSS的单元由带有缺口的圆环和弯曲的十字交叉偶极子组成.通过切换嵌入在单元中的PIN二极管工作状态,可以调控单元的谐振频率.同时设计了一种新型的偏置网络来实现FSS阵面的可重构,利用现场可编程门阵列(FPGA)对单元的“开/关”状态独立编码,从而实现了对单元的散射场独立调控.利用单元工作状态编码,阵列RCS变化范围分别在S频带达到33dB(3.2 GHz),在X频带达到26dB(10.3 GHz).仿真分析和实验结果都证明了设计的合理性.

关键词：频率选择表面吸波器雷达散射截面可重构

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超材料在完美吸波器中的应用

材料工程 2016年第11期44卷 120-128页

作者：张勇张斌珍段俊萍王万军中北大学电子测试技术重点实验室太原030051 中北大学仪器与电子学院太原030051 路易斯安那州立大学机械工程系美国巴吞鲁日70803

超材料的电磁响应不仅由其构成材料决定,更与其谐振单元的微结构和排列组合息息相关,基于电磁超材料的完美吸波器(Perfect Metamaterial Absorber,PMA)通过设计合理的谐振器微结构可实现对特定频段电磁波的100%吸收。PMA具备设计灵活、... 详细信息

超材料的电磁响应不仅由其构成材料决定,更与其谐振单元的微结构和排列组合息息相关,基于电磁超材料的完美吸波器(Perfect Metamaterial Absorber,PMA)通过设计合理的谐振器微结构可实现对特定频段电磁波的100%吸收。PMA具备设计灵活、响应可调、吸波强、频带宽、厚度薄、质量轻等诸多优点,可广泛用于隐身材料、频率选择表面、太赫兹成像、微型天线、智能通信、电磁波探测及调控等领域。本文在结合国内外研究现状的基础上综述了基于PMA发展历程、结构特征、制备工艺、性能测试等,以期获得对PMA更为深刻和全面的理解。最后对PMA的发展趋势、应用前景和亟待解决的问题做了探讨,具备多功能的主动智能PMA和基于新工艺、新材料的新型PMA将是未来的发展趋势。

关键词：吸波器超材料隐身衣综述

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基于磁激元的嵌套环超材料吸波器的吸收特性

光学学报 2019年第8期39卷 247-254页

作者：毛前军冯春早武汉科技大学城市建设学院

多频段超材料完美吸波器的设计在多色光学领域具有重要意义。提出一种多频段金属-绝缘层-金属超材料吸波器,其表面电磁响应单元为三圈嵌套的金属环阵列,采用时域有限差分方法计算结构单元的吸收光谱和电磁场密度分布。结果表明:该结构... 详细信息

多频段超材料完美吸波器的设计在多色光学领域具有重要意义。提出一种多频段金属-绝缘层-金属超材料吸波器,其表面电磁响应单元为三圈嵌套的金属环阵列,采用时域有限差分方法计算结构单元的吸收光谱和电磁场密度分布。结果表明:该结构单元在1.44,2.28,3.25μm处分别实现了98.5%、99.6%和99.9%的吸收率,物理机理为磁激元共振激发。系统分析结构几何参数对共振的影响,通过改变金属环的直径和高度,可以对不同的共振进行独立调控。该结构单元的吸收光谱对入射光极化角度具有良好的稳健性。并进一步分析了超材料吸波器的传感特性,其最大品质因数高达8.3 RIU-1(RIU为折射率单元),对应的灵敏度为1.08μm·RIU-1,表现出优良的红外传感性能。该吸波器可应用于传感领域,亦可为其他超材料的设计带来新启示。

关键词：材料吸波器超材料磁激元共振

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角度及温度不敏感的水基宽带超材料吸波器

中国激光 2021年第16期48卷 215-223页

作者：仉晓琦延凤平杜雪梅王伟张敏北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044

提出了一个新型水基宽带超材料吸波结构,利用水在微波波段优异的电磁特性,使该结构对于入射电磁波的吸收率在8.2~78.32 GHz频段内始终保持90%以上。当电磁波的入射角度变化时,吸波器仍然具有优异的吸收性能,尤其是在横磁模式下,即使入... 详细信息

提出了一个新型水基宽带超材料吸波结构,利用水在微波波段优异的电磁特性,使该结构对于入射电磁波的吸收率在8.2~78.32 GHz频段内始终保持90%以上。当电磁波的入射角度变化时,吸波器仍然具有优异的吸收性能,尤其是在横磁模式下,即使入射角度达到70°时吸收率基本仍能全部保持在90%以上;由于设计的吸波器为完全的中心对称结构,因此极化角度对其吸收特性的影响十分微弱;调整温度在0~100℃范围内变化时,该吸波器在整个仿真频段内几乎始终保持90%以上的高吸收率。所提出的吸波结构不仅具有宽带高吸收率特性,且具有广角入射、极化无关以及热稳定的优异性能。该吸波结构可通过3D打印技术进行制备,大大降低了制作的复杂度和成本,对于新型宽带介质吸波器的应用和发展具有十分重要的作用。

关键词：材料超材料超宽带吸波器广角热稳定