【摘 要】
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超材料（Metamaterial,MM）是一种特殊设计的人工复合电磁材料,具有自然界常规材料所没有的电磁特性。超材料吸收器作为超材料的分支之一,可广泛应用于电磁隐身、折射率传感、热成像等领域。超材料吸收器被提出以来,已经从最初的单频吸收器发展到多频乃至宽频吸收器,工作频段也涵盖了微波、太赫兹（Terahertz,THz）、红外和可见光波段。可调谐超材料吸收器的频段和幅度可以被外部激励条件所调控,能
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超材料（Metamaterial,MM）是一种特殊设计的人工复合电磁材料,具有自然界常规材料所没有的电磁特性。超材料吸收器作为超材料的分支之一,可广泛应用于电磁隐身、折射率传感、热成像等领域。超材料吸收器被提出以来,已经从最初的单频吸收器发展到多频乃至宽频吸收器,工作频段也涵盖了微波、太赫兹（Terahertz,THz）、红外和可见光波段。可调谐超材料吸收器的频段和幅度可以被外部激励条件所调控,能够应用于更丰富的场景,所以成为当下吸收器的研究热点。实现可调谐超材料吸收器的方法通常为在单元结构中嵌入二极管、二氧化钒、石墨烯、光敏半导体等可以被外部激励条件调控的器件或材料。由于太赫兹波具有分辨率高、容量大、速率快等优势,太赫兹器件深受人们关注。本文基于光敏半导体的光可控特性,设计了两种可调谐的太赫兹超材料吸收器:一种是单/双频可调谐的超材料吸收器,一种是多态可调谐的超材料吸收器,在太赫兹波段实现了单/双频和单/双/三频的可调谐吸收特性,并对其吸收原理和特性进行了理论上的研究。本文主要内容如下:1.基于光敏锗设计了一种单/双频可调谐的超材料吸收器。通过调节泵浦光的强度可调控光敏锗的电导率,使其在绝缘态和金属态之间转换。当锗处于绝缘态时,吸收器在0.89 THz和2.37 THz处有两个近乎完美的吸收峰;当锗处于金属态时,则在1.10 THz处有一个吸收率为99.7%的吸收峰。通过分析各个谐振频率点的表面电流分布,解释了吸收器的吸收机理。最后研究了入射角和极化角对吸收器吸收特性的影响。2.基于光敏半导体锗和砷化镓,首先采用光敏半导体砷化镓作为光开关设计了一种光可控的单/双频可调谐的超材料吸收器。在此基础上,通过对结构进行扩展,并引入第二种光敏半导体锗,利用不同波长的泵浦光对锗和砷化镓的电导率进行调控,提出了第二种光可控三频段可调谐的超材料吸收器。当锗和砷化镓都没有导通时,该结构能实现三频段的吸收;当只有锗导通时,可以实现双频段的吸收;而当锗和砷化镓都导通时,可以实现单频段的吸收。从而实现了单/双/三频吸收状态任意切换的吸收特性。通过表面电流分布解释了吸收器的吸收机理。仿真结果表明,所设计的吸收器具有良好的极化不敏感特性和广角入射特性。
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