基于充盈状裂环和圆形闭环结构太赫兹超材料的共振耦合特性

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超材料是一种人工复合材料,具有天然材料所不具备的一些独特电磁性质,其在太赫兹波段的应用中拥有许多独特的优势而被广泛地研究。本文基于超材料的特性设计了太赫兹多频吸波器、太赫兹宽带吸波器和圆形闭环共振器。仿真结果表明,基于闭环结构设计的太赫兹超材料多频吸波器,对TE、TM两种模式的太赫兹波吸收不敏感。提出的三频吸波器在共振频率处的吸收率均达到99%以上,四频吸波器在共振频率处的吸收率均在98%以上,可以通过改变闭环结构的几何参数独立控制四频吸波器的共振频点。基于充盈状结构设计的太赫兹超材料宽带吸波器,通过单层平铺与多层堆叠方式,使得相近共振频率的吸收峰之间耦合,在TM模式下,实现对太赫兹波的宽带吸收。仿真结果显示,所设计的单层宽带吸波器90%以上吸收率的带宽为0.78 THz(2.71~3.49 THz)。在单层宽带吸波器基础之上,堆叠形成的双层宽带吸波器90%以上吸收率的带宽为1.66 THz(2.63~4.29 THz)。三层宽带吸波器90%以上吸收率的带宽为2.92 THz(2.64~5.56 THz)。所设计的太赫兹宽带吸波器可在太赫兹调制器、滤波器、隐身等领域中有潜在的应用价值。采用同心双圆环结构,设计了一种类电磁诱导透明超材料结构,用CST仿真并实验制备和测试。结果显示,在周期为88μm,圆环半径尺寸在26~41μm之间共振效应显著,共振处具有低透射率。通过两同心圆环明模和明模之间的耦合,该结构实现了类电磁诱导透明效应,在两透射谷间出现一个透明窗。另外,改变该结构的内环和外环半径,可以实现透射谷发生移动。
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