[发明专利]一种太赫兹波吸波体、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种太赫兹波吸波体、制备方法及应用，该太赫兹吸波体包括从上至下依次排列的天线阵列、介质层以及金属层，天线阵列包括多个呈阵列排布的天线单元，天线单元包括四个呈旋转对称的天线结构，天线结构呈未封闭的凹字形结构，天线结构开口位于凹字形左侧；介质层厚度为使经过天线阵列反射的反射光和经过金属层反射的反射光相位相差π，由于天线结构呈未封闭的凹字形结构，能够在天线结构所占据面积小情况下增加天线结构的有效长度，实现对太赫兹波段光吸收，介质层厚度使经过天线阵列反射的反射光和经过金属层反射的反射光相消，进而提高太赫兹吸波体的吸收率。

技术领域

本发明属于太赫兹波吸收体领域，更具体地，涉及一种太赫兹波吸波体、制备方法及应用。

背景技术

THz波(太赫兹波)或称为THz射线(太赫兹射线)是从上个世纪80年代中后期，才被正式命名的，在此以前科学家们将此统称为远红外射线。太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波，波长大概在0.03mm到3mm范围，介于微波与红外之间。

超表面是人工制造的具有亚波长量级尺寸的周期单元结构，其周期长度一般小于入射波长，它与电磁波互相作用时将在金属表面发生等离子体谐振效应，吸收峰通常出现在谐振频率附近，一般可以通过调整超表面的几何结构参数与材料性质对吸收峰进行调控，其高度的人工可操作性与广泛的应用前景受到各国研究人员的关注。

近年来,研究人员在等离激元光学天线以及能量的吸收过程方面进行了大量的研究。由于太赫兹波的独特性能，使其在宽带通信、雷达电子对抗、太赫兹成像、无损检测、安防等领域展现出了巨大的潜力，因此基于电磁超表面光学天线的太赫兹吸收体,引起了人们极大的兴趣。

过去几年里,大量的纳米结构被应用到红外吸收体的设计上。但是这些结构多数对入射光的入射角和偏振态敏感，吸收效率不高，同时制备工艺困难。其次，当天线为亚波长尺寸时，经典的基于十字天线、圆盘阵列天线的红外吸波体，其选择吸收波长大多在近红外、中红外波段，而在太赫兹波段吸收率不佳。要想实现在太赫兹波段的全吸收，必须增大十字、圆盘天线结构尺寸，失去了微纳结构的优势。

此外，传统的红外气体传感器根据NDIR的原理，红外光源发出红外辐射，经过充满待测气体的气室，红外辐射波经过气室与待测气体充分吸收后，经过一个滤光片的滤波，目的是把待测气体特征吸收峰之外的红外能量滤除，即实现选择性吸收，只留下可以反映光谱光强变化的那部分能量，再被红外探测器接收，实现探测目的。但是这种探测系统，如图5所示，多是采用分离光学元器件的方式，光学加工要求高，器件不易于进一步集成，成本高，封装技术难度大。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种太赫兹波吸波体、制备方法及应用，旨在解决由于阵列天线结构使现有太赫兹吸波体的尺寸无法兼顾小尺寸和高吸收率的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种太赫兹波吸波体，包括：

从上至下依次排列的天线阵列、介质层以及金属层，

天线阵列包括多个呈阵列排布的天线单元，天线单元包括四个呈旋转对称的天线结构，天线结构呈未封闭的凹字形结构，天线结构开口位于凹字形左侧；能够增加天线结构的有效长度，实现对太赫兹波段光吸收；

介质层厚度为使经过天线阵列反射的反射光和经过金属层反射的反射光相位相差π。

上述太赫兹吸波体中，由于天线结构呈未封闭的凹字形结构，能够在天线结构所占据面积小情况下增加天线结构的有效长度，实现对太赫兹波段光吸收。介质层厚度为使经过天线阵列反射的反射光和经过金属层反射的反射光相位相差π，实现经过天线阵列反射的反射光和经过金属层反射的反射光相消，由太赫兹吸波体反射光强度变弱，提高太赫兹吸波体的吸收率。

优选地，通过增加天线结构的凹陷深度增大太赫兹吸波体中心吸收波长的值。