[发明专利]一种基于三维谐振结构的超材料吸波器

说明书

本发明公开了一种三维谐振结构的超材料吸波器，包括：多个呈连续周期排列的吸波单元；各所述吸收单元包括金属薄膜、设置在所述金属薄膜上的介质基板以及嵌入在所述介质基板上的谐振结构；所述谐振结构呈十字对称的阶梯状结构。本发明提供的器件是基于三维结构的设计，具有低频率、高吸收、极化不敏感、厚度薄等特性。

技术领域

本发明涉及超材料技术领域，特别是涉及一种基于三维谐振结构的超材料吸波器。

背景技术

超材料是指一种新型的亚波长人工复合结构或者复合材料，拥有负折射率，逆多普勒效应等自然界天然材料所不存在的物理特性。在多年的超材料的研究中开发了多种应用领域，其中的超材料吸波体作为超材料研究的一个重要应用，并引起了科研人员的广泛关注。目前，研究人员已经提出很多超材料吸波结构，但是这些结构在低频率和吸收效率方面仍然存在不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于三维谐振结构的超材料吸波器，该器件是基于三维结构的设计，具有低频率、高吸收、极化不敏感、厚度薄等特性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种三维谐振结构的超材料吸波器，包括：多个呈连续周期排列的吸波单元；各所述吸收单元包括金属薄膜、设置在所述金属薄膜上的介质基板以及嵌入在所述介质基板上的谐振结构；所述谐振结构呈十字对称的阶梯状结构。

可选地，所述金属薄膜材料为金属铜。

可选地，所述介质基板的材料为采用光敏树脂，介电常数为2.9，损耗角正切值为0.02。

可选地，所述谐振结构的材料是导电银浆，导电系数为5.88×10⁵s/m。

可选地，金属薄膜与所述介质基板的尺寸相同。

可选地，所述谐振结构中每个阶梯的厚度均相同。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

1)本发明提出的一种基于三维谐振结构的超材料吸波器，通过嵌入在介质基板中的阶梯状结构构成的谐振结构，能够在低频段2.18GHZ处产生一个谐振频点，并且在此处的吸收率接近100％。

2)本发明提出的一种基于三维谐振结构的超材料吸波器是对称结构，可以吸收任意极化角度的电磁波以及不同极化类型的电磁波。

3)本发明提出的一种基于三维谐振结构的超材料吸波器的谐振单元是三维结构，相比传统的平面谐振结构，三维谐振结构的等效电长度更大，与斜入射电磁波的耦合强度也更大，因此对不同入射角的电磁波均能产生较强的谐振响应，所以吸波器在大的入射角入射的情况下仍然存在良好的吸收效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例基于三维谐振结构的超材料吸波器的三维结构示意图；

图2为本发明实施例谐振结构的三维示意图；

图3为本发明实施例吸波单元的俯视图；

图4为本发明实施例吸波单元的侧视图；

图5为本发明实施例在电磁波垂直入射吸收率的仿真结果图；

图6为本发明实施例在45°入射角情况下斜入射的吸收率仿真结果图；

图7为本发明实施例在60°入射角情况下斜入射的吸收率仿真结果图；