一种基于等离子体超材料的吸波器设计

为了在TE波下获得可调谐的吸收频谱,设计了一款基于等离子体超材料的吸波器。采用全波仿真方法对该吸波器的吸收率和表面电流图进行了计算,并探讨了结构参量c,v和入射角度θ对吸收率的影响。结果表明,通过激励不同的等离子体谐振区域不但可以改善其吸收特性,而且还能获得可调谐的吸收频谱;改变结构参量c和v可以在实现拓展吸收带宽的同时,使得吸收频域也发生移动;改变入射角度θ的大小对吸收率的影响不大。该吸波器具有很好的角度稳定性。     

一种新型可调谐宽带吸波器的设计

设计了一种新型可调谐且极化不敏感的宽带吸波器。采用了全波仿真方法对该吸波器的吸收率、电场图和表面电流图进行了计算, 并探讨了结构参数z、y 和入射角度啄对吸波器电磁波吸收特性的影响。研究结果表明, 该吸波器在12.17 ~14.19 GHz 频域的吸收率达到90% 以上, 通过激励不同的等离子体谐振区域不但可以改善其吸收特性, 实现吸波器的宽带吸收, 而且还能获得可调谐的吸收频谱。改变结构参数z 和y 可以在拓展吸收带宽的同时使吸收频域发生移动; 且该吸波器具有较好的角度稳定性。     

可调谐太赫兹超材料吸波器研究进展

太赫兹超材料吸波器具有吸收强、厚度薄、质量轻等优点,已被广泛应用于隐身材料、频率选择表面、太赫兹成像、通信传感等方面。但是,基于金属结构的传统太赫兹超材料吸波器一旦完成加工后,它的吸收性能是固定不变的。为解决这一问题,研究人员通过引入活性超材料设计了可调谐太赫兹超材料吸波器。结合可调谐太赫兹超材料吸波器的国内外研究现状,分类阐述了几类典型的可调谐太赫兹超材料吸波器,重点对单频带、多频带、宽频带以及可切换双功能太赫兹超材料吸波器的相关研究工作进行了梳理与总结,并对其未来发展趋势进行了分析。     

基于石墨烯的网格型宽带可调谐太赫兹吸波器

该文提出了一种基于石墨烯的宽带可调谐吸波器,该器件是由网格型石墨烯结构、介质层及金属地板组成。采用CST软件对器件的性能进行了仿真分析,仿真结果显示,当石墨烯费米能级时,在2.97~3.74 THz内,器件对电磁波吸收率达90%。另一方面,器件的工作频率可通过改变石墨烯的费米能级进行动态调控。当石墨烯的费米能级从0.3 eV变到0.8 eV时,器件的工作频率在2.60~4.55 THz内调谐,相对调谐带宽为56%,且在整个调谐频率范围内,器件对电磁波的吸收率始终高于90%。此外,器件的工作性能对入射电磁波的偏振方向和入射角不敏感,因此,该器件在太赫兹成像、太赫兹检测和隐身技术等领域有潜在的应用价值。     

一种基于石墨烯的超宽带吸波器

提出了一种可用于微波段的可调超材料吸波器设计。该超材料吸波器由两个长度成一定比例的闭口金属环和一个十字形谐振器组成,在5~12 GHz频率范围内具有三个独立可调的工作频段（C和X波段）,分别为6.36 GHz、7.96 GHz、10.12 GHz,吸收率分别为0.937、0.999和0.993。在大角度入射时,该吸波器可保持较高的吸收效率。此外研究了设计结构的可调谐性,当顶层的二氧化钒（VO₂）处于全金属状态时,微波段有三个吸收峰,吸收率最高值分别为0.939、0.827、0.92。由于VO₂的电导率从30 000 S/m到200 000 S/m变化,吸收率在三个吸收峰上实现了动态可调。该研究结果在多波段传感检测中有潜在的应用前景。     

基于SrTiO_3的频率可调谐太赫兹超材料吸波器（英文）

基于温度敏感材料钛酸锶(SrTiO3)提出了两款频率可调谐太赫兹(THz)超材料(MM)吸波器。由于SrTiO3材料的复值介电常数与外界温度相关,因此基于SrTiO3材料的太赫兹超材料吸波器的谐振频率可随外界温度变化。一款是基于十字金属谐振结构和SrTiO3介质层实现的,在200～400 K的温度范围内,其谐振频率可在1.62～2.44 THz的宽频带范围内实现主动调谐。另一款超材料吸波器通过在十字环金属谐振结构内填充SrTiO3材料来实现,而中间介电层仍然采用常见的聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料。当外部温度从200 K变为400 K时,谐振频率从1.11 THz移至1.58 THz,频率偏移达到了470 GHz,实现了频率可调的太赫兹超材料吸波器。可调谐超材料吸波器的实现可进一步扩展超材料吸波器的应用领域,从而更好地适应如太赫兹成像、太赫兹检测、传感和隐身等各种应用。     

一种宽角度极化不敏感的高可调谐红外超材料完美吸波体

提出了一种高度可调、宽角度且具有完美吸收和极化不敏感的超材料吸波体.模拟的结果显示, 在5.8μm处可达到最高吸收率99.9%;通过改变其几何参数, 吸波体的谐振波长在3.4μm到8.6μm的范围内可任意地调节, 且都具有不低于95%的峰值吸收率.在横磁波下, 当入射角度小于80°时, 吸波体的吸收率保持在95%以上;在横电波下, 当入射角小于60°时, 吸收率保持在92%以上.此外, 极化角度在0到90°变化时, 吸波体具有极化不敏感性.     

基于狄拉克半金属和二氧化钒的三频带双调谐吸波体

提出了基于狄拉克半金属(BDS)和二氧化钒(VO₂)的三频带(triple-band)双调谐吸波体,通过时域有限差分法和等效电路模型(ECM)分析了吸波体的电磁特性。研究表明：当VO₂呈现出纯金属态时,吸波体会出现三个明显的吸收峰,平均吸收率为98.64%。同时,通过改变BDS费米能量和VO₂电导率可以动态调谐吸波体吸收峰处的谐振频率和吸收率。最后,分别讨论了吸波体吸波特性随BDS层、VO₂层和中间介质层厚度的变化规律。这为多带双调谐滤波器、吸波体的设计提供了理论依据。     

基于石墨烯的太赫兹透明吸波器设计

透明太赫兹吸波器既可在太赫兹波段实现吸波功能,又对可见光透明,隐蔽性高,因此其在电磁隐形等领域具有广泛应用。文中设计了一种基于石墨烯的太赫兹双频吸波器,它由方形加枝节的石墨烯上层宽带吸波结构和石墨烯-ITO 嵌套形下层窄带吸收结构构成,实现了独立可调的双频吸波功能。经仿真调试,该吸波器能够通过改变石墨烯费米能,分别在1.98~3.64 THz 范围内调节实现90%以上宽频带吸收率和在4.6~4.9 THz 范围内调节实现96%以上吸收率。经验证,该吸波器具有极化不敏感、宽入射范围等优点。     

基于 VO2的温控可调谐极化无关超材料吸波体设计

基于二氧化钒（VO2）薄膜的绝缘-金属相变特性,提出了一种温控可调谐的极化无关超材料吸波体,研究了单环、双环和三环结构超材料吸波体对电磁波的吸收特性和温控可调谐特性。当电磁波垂直入射时,单环、双环和三环结构超材料吸波体在 2~20 GHz 范围内分别出现了 1 个、2 个和 3 个吸收峰,随着结构单元环数增加,吸收峰逐步增加;由于超材料吸波体是二维全向对称的,故其吸收特性是电磁波极化无关的;当温度从 40 ℃ 至 80 ℃变化时, 吸收特性发生明显的变化,实现了极化无关超材料吸波体的可调谐效果。     

基于二氧化钒超材料的双窄带太赫兹吸收器

提出一种基于二氧化钒(VO₂)超材料的吸收器,由3层结构组成,从上往下分别为2个VO₂圆、中间介质层和金属底板。仿真数据表明,该吸收器有2个很强的吸收峰,分别为4.96 THz和5.64 THz,相对应的吸收率为99.1%和98.5%。利用阻抗匹配理论和电场分布进行分析,阐明了吸收的物理机制,并进一步分析了结构参数对吸收率的影响。所提出的吸收器具有可调谐的特点,能够灵活调控吸收率,为太赫兹波的调控、滤波等功能的实现提供了良好的方案。该吸收器在图像处理、生物探测和无线通信领域都有潜在的应用。     

基于二氧化钒的太赫兹可调谐吸收器

通过在两层介质界面间实现巨大的相位移动,利用超薄的上层介质上下两层界面的相消和相长干涉,我们实现了在太赫兹波段的完美吸收,同时利用二氧化钒的相变特性,可以实现对吸收率的调控。与基于超材料而设计的谐振特性的吸收器相比,该结构具有结构简单、制作方便、对极化方向不敏感等优点。     

A tunable microwave notch absorber filter

A magnetized plasma column is found to be a notch absorber of microwave radiation propagating in the extraordinary mode. Based on this fact, a compact tunable microwave filter is designed and tested successfully. The center frequency of the absorbed band can be varied by adjusting the background magnetic field stength. The 3dB bandwidth and amount of attenuation are functions of the plasma current. These characteristics offer a great tunability, often sought after in microwave devices. This filter can find applications in microwave measurement systems where filtering of unwanted harmonics and spurious signals can directly affect the accuracy and resolution of the measurements.     

Ultra-thin tunable microwave absorber using liquid crystals

A dynamically adaptive radar absorber is described which is based on a periodic array of microstrip patches that are printed on a 500 mum-thick liquid crystal substrate. The measured reflectivity of the structure is less than -38 dB with a 200 MHz -10 dB bandwidth at 10.19 GHz when a +4 DC bias is applied. It is shown that a 34 dB reduction in signal loss occurs when the bias voltage is increased to 20 V.     

光驱动宽频带可调谐太赫兹吸波器设计

设计了一种基于光敏材料硅(Si)的宽频带极化不敏感的光驱动可调谐太赫兹超材料吸波器(metamaterial ab-sorber,简称MMA).该可调谐太赫兹MMA基本单元结构由嵌入光敏硅的紧凑开缝环谐振器结构、中间介质隔离层与金属底板构成.硅的电导率随着入射光的强度而发生改变,从而使太赫兹MMA工作频率和吸波性能得到有效的调节.数值计算结果表明:当硅电导率在1. 0×10~3S/m到5. 0×10~5S/m范围内动态调节时,该MMA吸波特性在0. 442 THz到0. 852 THz范围内动态调节.另外,其相对调节带宽达到63. 37%,吸收率调制深度达到60. 22%.进一步的数值计算结果表明我们所设计的MMA具备极化不敏感和宽入射角的特性.     

A tunable optoelectronic oscillator based on a tunable microwave attenuator

A novel realization of a wideband tunable optoelectronic oscillator (OEO) based on dual-port electrode Mach–Zehnder modulator (DMZM), a tunable microwave attenuator (TMA), and a chirped fiber Bragg grating (CFBG) is proposed and demonstrated. By simply adjusting the power ratio between the two arms of DMZM, the chirp of the DMZM will be tuned, and the center frequency of the microwave photonic filter will be tuned. When the OEO loop in the proposed system is closed, the output frequency of OEO is determined by the microwave photonic filter, and a high spectral purity microwave signal with a tunable frequency from 5.8 to 11 GHz is generated. The single sideband (SSB) phase noise of the generated signal could reach −107.4 dBc/Hz at an offset frequency of 10 kHz.     

基于超材料的多频带可调谐太赫兹吸收器

设计了一种多频带可调谐的太赫兹超材料吸收器。在超材料吸收器的结构中,引入光敏半导体硅材料,设计特殊的顶层金属谐振器,分析开口长度、线宽、介质层厚度等参数尺寸对太赫兹超材料吸收器的吸收光谱特性影响。根据光照与光敏半导体硅电导率之间的关系,研究太赫兹超材料吸收器的频率调谐特性。仿真结果得到太赫兹波段的12个吸收频率调制,其中有10处吸收峰的吸收率超过90%近完美吸收,且有6处吸收率达到99%的完美吸收,而且吸收率调制深度和相对带宽分别达到85.9 %和85.5%,具有很强的可调谐特性。设计的光激励太赫兹超材料吸收器结构简单,具有多频带可调谐和完美吸收特性,扩大了吸收器的应用范围。     

基于Au/VO2纳米结构的可调控红外吸收器设计

设计了一种Au/VO_2周期性方形孔洞阵列结构的红外吸收器,利用时域有限差分法研究了吸收器的结构参数对吸收光谱的影响,优选出VO_2和Au膜层厚度分别为140 nm和80 nm,孔洞边长和阵列周期分别为1.1μm和1.2μm时,吸收可调控特性最为明显,在2.3μm处其高低温的吸收率差值可达80.3%.理论模拟计算了光以不同偏振、入射角入射时的吸收,结果表明,正入射时吸收器是偏振无关的;斜入射时吸收器具有广角吸收的特点,与TM偏振相比TE偏振下吸收器具有更强的角度依赖性.低温时吸收器中的电磁场呈高度局域化分布,表现为强的吸收;而高温时吸收器中的电磁场分布在吸收器表面,吸收被抑制.所设计的吸收器吸收效率高,吸收强度可以调控,可应用于新型可调控智能光电器件.