偏振無關(guān)的中紅外波段L型結(jié)構(gòu)超材料完美吸收器.pdf

1、電磁超材料(Metamaterials)是一種人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料，具有自然界中常規(guī)材料所不具備的一些奇特電磁特性，在亞波長(zhǎng)成像、隱身斗篷等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。在滿足表面阻抗和自由空間相匹配的條件下，通過合理設(shè)計(jì)超材料的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸，可以實(shí)現(xiàn)其對(duì)特定頻段電磁波的完美吸收。電磁超材料完美吸收器在太赫茲成像，物質(zhì)檢測(cè)，太陽能電池等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。本文主要應(yīng)用數(shù)值模擬和理論分析相結(jié)合的方法，對(duì)L型結(jié)構(gòu)電磁超材料吸收器在中紅外波

2、段的吸收機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　基于頻率選擇表面吸收電磁波的基本理論，運(yùn)用有限元方法計(jì)算了單L結(jié)構(gòu)超材料吸收器在中紅外波段的光譜特性。分別在TE和TM兩種偏振光入射條件下研究了這種超材料吸收器的吸收效果隨入射角的變化規(guī)律，并根據(jù)共振波長(zhǎng)下吸收器中的電場(chǎng)分布分析其共振吸收的物理機(jī)制。利用等效電路模型分析單L結(jié)構(gòu)超材料吸收器的本征頻率隨幾何參數(shù)的變化，并與有限元方法的模擬結(jié)果進(jìn)行了比較。兩種方法得到的本征頻率隨幾何參數(shù)的變化規(guī)律是一

3、致的。
　　設(shè)計(jì)了一種具有偏振無關(guān)的、寬角度的雙L結(jié)構(gòu)超材料吸收器，該吸收器在中紅外波段可實(shí)現(xiàn)雙頻帶完美吸收。在TE和TM兩種偏振光入射條件下，隨著入射角和空間角的變化，該吸收器的吸收光譜特性幾乎保持不變。利用了金屬-介質(zhì)-金屬三層膜結(jié)構(gòu)中表面等離激元模式的激發(fā)，對(duì)雙頻帶吸收現(xiàn)象進(jìn)行了解釋。
　　通過S參數(shù)反演法計(jì)算雙L結(jié)構(gòu)超材料吸收器的等效電磁參數(shù)，得到共振吸收波長(zhǎng)下的阻抗及電磁損耗。該吸收器的阻抗與自由空間的阻抗是匹配的