多带太赫兹波吸收器设计与特性研究

摘要

超材料吸收器是一类能够通过合理的设计结构尺寸和材料参数达到完美吸收的人工复合材料，基于超材料吸收器在太赫兹波段技术领域有很多潜在的应用。本文从太赫兹波段多带超材料吸收器的设计方法进行了研究。
　　本文设计了两种双带超材料吸收器结构，分别为双工型结构和正方对称结构，分别从电场分布和表面电流分布解释了吸收器的吸收原理，阐述了结构内各结构尺寸与吸收率及吸收频率的关系，分析了结构在TE和TM模式下的吸收特性，得出双工型结构为极化敏感结构，正方对称结构为极化不敏感结构。
　　在此基础上合并两种双带超材料吸收器设计了一款三带超材料吸收器结构。建模仿真并制备了样品，通过模拟分析和实验测试得出了该三带超材料吸收器的电磁响应特性，以该结构单元为基本的吸收体分别在0.59THz、1.29THz、1.56THz处产生三个明显的吸收峰，对应的吸收率分别为83.19％、99.19％、99.96％。随后改变入射模式和入射角度分析了该结构的极化敏感性和角度稳定性，对于TE波，该结构表现出良好的入射角稳定性，但是对于TM波，该结构在入射角增大时产生了一个附加峰，本文从磁谐振和干涉理论两方面对该附加峰进行了探讨，文中还对结构的电场分布和表面电流分布和能量损耗进行了分析，阐述了该结构吸波器的吸收原理，此外分别从介质的损耗和金属的损耗两方面对该吸波器结构进行了损耗研究，分析了结构内各尺寸对吸收率及吸收频率的影响，优化了各个参数，最终得到由吸收效果最完美的结构尺寸和材料参数构成的三带超材料吸收器结构。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 电磁超材料的研究进展

1．2．1 单频超材料吸波体

1．2．2 双频及多频超材料吸波体

1．2．3 宽频超材料吸波体

1．3 超材料的应用与展望

1．4 本论文的主要研究内容

第2章 超材料吸收体理论分析

2．1 引言

2．2 超材料吸收体的理论基础

2．2．1 吸收率

2．2．2 阻抗匹配原理

2．2．3 磁共振理论

2．2．4 干涉理论

2．3 超材料吸收体的参数提取方法

2．4 本章小结

第3章 两带超材料吸波器的设计与分析

3．1 引言

3．2 双工型结构

3．2．1 结构设计与仿真

3．2．2 仿真结果及分析

3．2．3 吸收频率下的电场分布

3．2．4 吸收频率下的表面电流分布

3．2．5 结构参数对吸收特性的影响

3．3 正方对称结构

3．3．1 结构设计与仿真

3．3．2 仿真结果及分析

3．3．3 极化敏感性分析

3．3．4 吸收频率下的电场分布

3．3．5 吸收频率下的表面电流分布

3．3．6 结构参数对吸收特性的影响

3．4 本章小结

第4章 三带吸收器结构的设计与吸波分析

4．1 引言

4．2 三带吸收器结构的设计与仿真

4．3 三带吸收器的制备

4．4 仿真结果及分析

4．5 吸收器工作原理分析

4．5．1 吸收峰处的电场分布

4．5．2 能量损耗分析

4．5．3 吸收峰处的表面电流分布

4．6 结构的演变

4．6．1 结构设计

4．6．2 吸收分析与极化分析

4．6．3 电场分布

4．6．4 表面电流分布

4．7 超材料吸波体的优化

4．8 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢