基于超材料寬帶吸收器的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、超材料完美吸收器具有廣泛的應(yīng)用前景，如成像、檢測和傳感等。但是由于亞波長單元的諧振特性，吸收器狹窄的工作波長范圍阻礙了它們?cè)谀芰渴占凸庾犹綔y等有寬帶需求的實(shí)際應(yīng)用。本論文以寬帶吸收器為研究對(duì)象，分別設(shè)計(jì)了基于超材料的THz寬帶吸收器和太陽能超寬帶完美吸收器。
　　本文依據(jù)器件物理尺寸變化及介質(zhì)材料變化等條件對(duì)電磁波共同作用的思想拓寬吸收帶寬，使用基于有限元方法的數(shù)值仿真軟件CST進(jìn)行建模仿真，分別得到了性能穩(wěn)定的THz寬帶吸收器

2、和太陽能超寬帶完美吸收器，并在此基礎(chǔ)上分析了其他不同條件變化對(duì)寬帶吸收性能的影響。
　　針對(duì)太赫茲寬帶吸收展開研究，通過調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)尺寸和介質(zhì)層厚度實(shí)現(xiàn)寬帶吸收。計(jì)算結(jié)果表明，吸收率達(dá)到70％以上的吸收帶寬為200GHz，半高寬(FWHM)吸收比達(dá)到28%；由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，對(duì)TE波和TM波的偏振極化不敏感；50°的入射角情況下吸收超出65％；并且四層結(jié)構(gòu)的厚度僅是中央工作波長的1/27；對(duì)能量損耗分析知道，主要吸收來自于介質(zhì)損耗。

3、>　　針對(duì)太陽能超材料寬帶吸收器進(jìn)行討論，設(shè)計(jì)3×3級(jí)連結(jié)構(gòu)寬帶吸收器。該吸收器由三組橫向尺寸不同的子單元組成，而每層子單元中又包含三組不同介電常數(shù)的金屬-介質(zhì)對(duì)。通過子單元內(nèi)部介質(zhì)吸收的疊加以及各子單元之間吸收的疊加實(shí)現(xiàn)寬帶吸收，得到了帶寬284nm~1524nm的超寬帶完美吸收器，吸收率超過92%；由于結(jié)構(gòu)360°高度對(duì)稱，對(duì)TE和TM波吸收極化不敏感；在40°傾斜角入射條件下，吸收率達(dá)到90%以上，實(shí)現(xiàn)寬角度入射，對(duì)損耗貢獻(xiàn)分析可