[发明专利]一种基于VO2

说明书

本发明公开一种基于VO₂的圆环形多频可调太赫兹吸波器，属于太赫兹技术领域，包括自下而上依次设置的反射层、介质层和相变材料层，相变材料层为旋转对称图形，包括多个周期性方形阵列排布的VO₂圆环形贴片，相邻VO₂圆环形贴片之间通过矩形贴片连接。本发明基于相变材料层的绝缘‑金属相变特性，实现多频段吸收可调，并在多个特定频点处实现完美吸收，具备一定角度不敏感特性；同时相变材料层的结构简单，易于加工制备，满足大批量的生产加工要求，可应用于隐身等技术领域。

技术领域

本发明属于太赫兹技术领域，具体涉及一种基于VO₂的圆环形多频可调太赫兹吸波器。

背景技术

太赫兹通常是指频率范围在0.1THz～10THz，波长在3nm～30000nm范围内的电磁波。太赫兹作为一种特殊的电磁波，其波段处于微波波段和红外线波段之间，辐射能量在低频电子和高频光子之间。由于太赫兹具有瞬态性、宽带性、相干性、低能量性、强穿透性等多种独特性质，其在通信技术、电子对抗、安全检查、生物医疗等各个领域均有较为广阔的应用前景。超材料是一种人造结构的复合材料，负折射率、零折射率、超吸收等独特性质使其在完美透镜、完美吸波器等技术领域得到了广泛的应用。因此具有独特电磁波传输特性的太赫兹吸波器可通过设计不同类型结构满足特定需求。传统吸波器虽然可以通过调整结构来实现不同频率的吸收，可其结构一旦确定无法更改，只能工作在固定的频率范围内，严重制约了吸波器的实际应用，因此实现可调吸波器对于吸波器发展有巨大的前景。

VO₂(二氧化钒)作为一种常见的相变材料，其具有绝缘-金属相变特性，在热、光等激励条件下，当温度达到68℃左右时，该材料会发生从绝缘态到金属态的转变，期间电导率迅速增大，数值大约有3～6个数量级的变化，并且相变过程可逆。

因此，通过将VO₂引入太赫兹吸波器结构可以实现吸波器性能的调节，具有较高的灵活性。但如何合理设计VO₂材料层的结构，利用简单、易加工的结构，实现太赫兹频段的多频可调特性，提高太赫兹吸波器的性能，具有重要研究应用价值。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种基于VO₂的圆环形多频可调太赫兹吸波器，在太赫兹波段的多个特定频段处具有可调吸收的特性，并在多个特定频点处实现完美吸收，具有结构简单、易加工等优点，可实现大批量的生产加工。

本发明所采用的技术方案如下：

一种基于VO₂的圆环形多频可调太赫兹吸波器，其特征在于，包括自下而上依次设置的反射层、介质层和相变材料层；所述相变材料层为旋转对称图形，包括多个周期性方形阵列排布的VO₂圆环形贴片，相邻VO₂圆环形贴片之间通过矩形贴片连接。

进一步地，所述VO₂圆环形贴片的内径为45～65μm，外径为170～190μm，厚度为0.2～0.5μm。

进一步地，所述矩形贴片的长为15～25μm，宽为16～24μm。

进一步地，所述矩形贴片与VO₂圆环形贴片之间的夹角为95°～120°。

进一步地，所述介质层的厚度为四分之一波长。

进一步地，所述介质层的材料为石英。

进一步地，所述反射层的材料为铜或金等金属，厚度为2～4μm。

本发明所述基于VO₂的圆环形多频可调太赫兹吸波器的工作原理为：