【技术实现步骤摘要】
(一)本专利技术公开一种基于二氧化钒的可调太赫兹超材料完美吸波器。本专利技术针对现有吸波器吸收带宽窄、吸收率低、不可调制或调制深度低的缺点，利用二氧化钒电导率随温度可变的特性，实现了吸波器吸收率可调控，且在二氧化钒电导率为2×105s/m时，吸波器在2.57-4.87thz的范围内吸收率大于90％，在光开关太赫兹传感器、能量采集、电磁隐身等领域具有重要应用价值，属于太赫兹超材料吸波领域。
技术介绍
0、(二)
技术介绍
1、超材料是一种具有人工设计结构的复合材料，具有天然材料所没有的出色电磁特性，如负折射率、强各向异性介电常数和多普勒效应反转等。近年来，基于超材料人们提出了各种太赫兹功能器件，如吸收器、调制器、偏振转换器等。然而传统的超材料器件灵活性较差，不能够满足实际应用的要求，想同时满足宽带和可调吸收率这两个特性是一项具有挑战性的任务。可调谐超表面通过辅助石墨烯、狄拉克半金属和相变材料，可以实现太赫兹波的动态控制。
2、二氧化钒是一种常见的相变材料，在电、热、光的刺激下发生绝缘体到金属的相变。由于材料独特的电磁和光学特性，使其被认为是设计可调谐和超材料吸收器的新方式。与二氧化钒结合的吸收体具有太赫兹波的宽动态范围和高调制深度的优点。
3、为解决上述问题，张婷等人在《基于二氧化钒的可调宽带太赫兹完美吸收器设计》一文中设计了一种可动态调节的宽频太赫兹完美吸收器，以90％的吸收率为标准，吸收带宽可达1.06thz，范围为0.71～1.77thz，吸收率可在4％～99.5％之间动态调节。在吸收带宽方
4、朱华利等人在《基于石墨烯-二氧化钒的太赫兹双控可调宽带吸收器》提出了一种基于石墨烯和二氧化钒混合材料的双控太赫兹超材料宽带吸收器，这种吸波器通过改变石墨烯的费米能级以及过改变二氧化钒的相变特性实现吸收率调控，可将吸收器的带内吸收率的可调范围提升至90％以上，吸收范围为1.07～2.59thz，吸收带宽为1.52thz。但是这种方法使用两种材料同时控制，增加了控制难度，而且使用单种材料控制时，可调范围较小。本专利技术所提出的吸波器仅使用二氧化钒一种材料进行调控，结构更加简单，调值深度可达96％，在处于金属态时吸收频率范围也更宽。
5、刘志强等人在《基于vo2薄膜相变原理的温控太赫兹超材料调制器》提出了一种基于超材料的温控太赫兹调制器，在两个偏振状态下获得两个独立的吸收峰，中心频率分别为1.3thz和1.7thz、带宽分别为0.2thz和0.35thz，调制深度达60％以上。本专利技术所提出的吸波器虽然对偏振方向不敏感，但是在吸收带宽和调制深度上性能都更加出色。
6、专利公开号cn103247839a提出一种开关可控的太赫兹波超材料完美吸收器，在1.2thz处可达到最大吸收率99.90％，调制深度达到94.61％，但是该吸波器不能实现宽带吸收。
7、专利公开号cn212783820u提出一种基于二氧化钒相变材料的宽带可调太赫兹吸波器，当二氧化钒材料具有30000s/m的电导率时，吸收率大于90％的带宽达1thz，该吸波器的吸收带宽较小。
8、综上所述，通过改变吸波器的吸收材料以及吸波器结构，可以改善吸波器的吸收率和吸收带宽。然而，目前大多数吸波器调制深度浅，吸收带宽窄，以及吸收率低，多项性能指标不能同时兼顾。部分性能较好的吸波器存在结构复杂，加工步骤复杂的缺点。因此，设计一种拥有高调制深度，吸收带宽大，吸收率高的，结构简单的可调太赫兹超材料完美吸波器是一件具有挑战的事情，也是本领域研究人员的关注重点。
技术实现思路
0、(三)
技术实现思路
1、针对现有吸波器吸收带宽窄、吸收率低、不可调制或调制深度低的缺点，本专利技术目的在于提供一种吸收率随温度可控的宽带太赫兹吸波器。
2、本专利技术的目的是这样实现的：
3、该吸波器自下而上由底层反射层(1)、介质隔离层(2)、二氧化钒薄膜(3)组合而成，各层之间紧密贴合。所述底层反射层是金膜，其厚度大于电磁波的趋肤深度，使整个单元结构的透射率为0。所述介质隔离层是topas材料，介电常数ε1＝2.25，所述二氧化钒薄膜由双弓字结构和圆环组成，其电导率会随温度变化而变化，所述双弓字结构为轴对称关系，所述圆环将双弓字结构包围。
4、作为优选，所述吸波器的结构周期为p＝30um。
5、作为优选，所述底层反射层的厚度为h3＝0.2um，所述介质隔离层的厚度为h2＝13um，所述二氧化钒薄膜厚度为h1＝0.2um。
6、作为优选，所述弓字结构“凹”型部分厚度t1＝1um，所述两个“凹”型部分的连接处厚度t2＝2um，所述两个“凹”型部分的连接处长度l1＝2um，所述弓字结构“凹”型部分侧边长度l2＝6.5um，所述弓字结构“凹”型部分底部长度l3＝8um，所述两个弓字间距d＝2um，所述外部圆环半径r1＝13um，所述圆环厚度t3＝1um。
7、所述二氧化钒薄膜介电常数在thz波段可以由drude模型描述，其公式为：
8、
9、式中，高频介电常数ε∞＝12，振荡频率γ＝5.75×1013rad/s，ωp等离子频率，σ为电导率，ωp和σ的关系为：
10、
11、式中，σ0＝3×105s/m，
12、当电导率为2×105s/m时，设计的吸收体表现出最佳性能，吸波器在2.57-4.87thz的范围内表现出超过90％的电磁波强吸收，吸收带宽达2.30thz，在4.05thz处存在一个吸收峰，吸收率达到99％。
13、所述二氧化钒薄膜的电导率从2×105s/m变化至200s/m时，4.05thz处的吸收率从99％降至2％，调制深度达96％。
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1.一种基于二氧化钒的可调太赫兹超材料完美吸波器，其特征是：这是一种吸收率随温度可控的宽带太赫兹吸波器，自下而上它由底层反射层(1)、介质隔离层(2)、二氧化钒薄膜(3)组合而成，各层之间紧密贴合。
2.根据权利要求1所述的一种基于二氧化钒的可调太赫兹超材料完美吸波器，所述吸波器的结构周期p＝30um。
3.根据权利要求1所述的一种基于二氧化钒的可调太赫兹超材料完美吸波器，其特征在于底层反射层的材料为金，其厚度应大于趋肤深度，厚度h3＝0.2um。
4.根据权利要求1所述的一种基于二氧化钒的可调太赫兹超材料完美吸波器，所述介质隔离层采用Topas材料，所述介质隔离层的厚度h2＝13um，介电常数ε1＝2.25。
5.根据权利要求1所述的一种基于二氧化钒的可调太赫兹超材料完美吸波器，所述二氧化钒薄膜由双弓字结构和圆环组成，所述二氧化钒薄膜的厚度h1＝0.2um，所述的双弓字结构为轴对称关系，所述弓字结构“凹”型部分的厚度t1＝1um，所述弓字的两个“凹”型部分连接处的厚度t2＝2um，所述的两个“凹”型部分的连接处长度l1＝2um，所
6.根据权利要求1所述的一种基于二氧化钒的可调太赫兹超材料完美吸波器，其特征在于其吸收率可受二氧化钒的电导率调控，可以利用外部温度变化改变二氧化钒的电导率来改变其吸收率，当二氧化钒电导率为2×105S/m时，吸波器在2.57-4.87THz的范围内吸收率大于90％，吸收带宽可达2.30THz，通过调节二氧化钒的电导率可以获得96％的调制深度。
...【技术特征摘要】
1.一种基于二氧化钒的可调太赫兹超材料完美吸波器，其特征是：这是一种吸收率随温度可控的宽带太赫兹吸波器，自下而上它由底层反射层(1)、介质隔离层(2)、二氧化钒薄膜(3)组合而成，各层之间紧密贴合。
2.根据权利要求1所述的一种基于二氧化钒的可调太赫兹超材料完美吸波器，所述吸波器的结构周期p＝30um。
3.根据权利要求1所述的一种基于二氧化钒的可调太赫兹超材料完美吸波器，其特征在于底层反射层的材料为金，其厚度应大于趋肤深度，厚度h3＝0.2um。
4.根据权利要求1所述的一种基于二氧化钒的可调太赫兹超材料完美吸波器，所述介质隔离层采用topas材料，所述介质隔离层的厚度h2＝13um，介电常数ε1＝2.25。
5.根据权利要求1所述的一种基于二氧化钒的可调太赫兹超材料完美吸波器，所述二氧化钒薄膜由双弓字结构和...
【专利技术属性】
技术研发人员：成煜，王志鹏，高起超，陈明，苑立波，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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