一种基于级联结构超材料的超宽带吸收器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超宽带吸收器。
【背景技术】
[0002]超材料，是一种具有非凡特性的人造复合电磁材料，已成为物理学、材料学、工程学和化学等学科研宄热点，利用电磁超材料可以实现对电磁波性能的任意“调谐”，从而可实现诸如负折射率、亚衍射成像以及电磁隐身等奇特的电磁性能。近几年，基于电磁超材料的电磁谐振吸收器，通过合理设计器件的物理尺寸及材料参数，可对入射到吸收器特定频率的电磁波实现100%完美吸收，因而受到国内外学术界的高度关注。
【发明内容】
[0003]本发明是为解决现有超宽带吸收器吸收率低、入射角度小且吸收波长范围窄无法跨越多个波段吸收的问题，而提供一种基于级联结构超材料的超宽带吸收器。
[0004]本发明的一种基于级联结构超材料的超宽带吸收器由金属板衬底、第一介质层、第一金属层、第二介质层、第二金属层、第三介质层、第三金属层、第四介质层、第四金属层、第五介质层、第五金属层、第六介质层、第六金属层、第七介质层、第七金属层、第八介质层、第八金属层、第九介质层和第九金属层组成；金属板衬底水平放置在最下层，在所述金属板衬底的中心位置从下向上平行设置第一介质层、第一金属层、第二介质层、第二金属层、第三介质层、第三金属层、第四介质层、第四金属层、第五介质层、第五金属层、第六介质层、第六金属层、第七介质层、第七金属层、第八介质层、第八金属层、第九介质层和第九金属层；所述第一介质层、第一金属层、第二介质层、第二金属层、第三介质层、第三金属层、第四介质层、第四金属层、第五介质层、第五金属层、第六介质层、第六金属层、第七介质层、第七金属层、第八介质层、第八金属层、第九介质层和第九金属层为同心圆柱体；所述第一介质层、第一金属层、第二介质层、第二金属层、第三介质层和第三金属层的底面直径相同；所述第四介质层、第四金属层、第五介质层、第五金属层、第六介质层和第六金属层的底面直径相同；所述第七介质层、第七金属层、第八介质层、第八金属层、第九介质层和第九金属层的底面直径相同；且所述第一介质层、第一金属层、第二介质层、第二金属层、第三介质层和第三金属层的底面直径大于所述第四介质层、第四金属层、第五介质层、第五金属层、第六介质层和第六金属层的底面直径；所述第四介质层、第四金属层、第五介质层、第五金属层、第六介质层和第六金属层的底面直径大于所述第七介质层、第七金属层、第八介质层、第八金属层、第九介质层和第九金属层的底面直径；所述第一介质层、第二介质层、第三介质层、第四介质层、第五介质层、第六介质层、第七介质层、第八介质层和第九介质层的材料为有机高分子聚合物或无机陶瓷材料；所述第一介质层、第四介质层和第七介质层为同一种有机高分子聚合物或无机陶瓷材料，所述第二介质层、第五介质层和第八介质层为同一种有机高分子聚合物或无机陶瓷材料，所述第三介质层、第六介质层和第九介质层为同一种有机高分子聚合物或无机陶瓷材料；所述第一介质层、第四介质层和第七介质层的介电常数大于所述第二介质层、第五介质层和第八介质层的介电常数；所述第二介质层、第五介质层和第八介质层的介电常数大于第三介质层、第六介质层和第九介质层的介电常数；所述基于级联结构超材料的超宽带吸收器的厚度为425nm。
[0005]本发明的有益效果:
[0006]本发明采用3X3的级联结构在同一单元通过不同介电常数之间耦合叠加以及不同尺寸单元之间耦合叠加两种机理共同作用，增加耦合叠加方式改进吸收带宽。本发明优点主要体现在以下三个方面:
[0007]1、改变超材料基本单元的物理尺寸，可以改变每个超材料单元对入射电磁波的响应，多个超材料基本单元按照一定规律排布，可使超材料对入射电磁波具有连续的宏观响应，本发明利用超材料的上述特点，分别将不同直径的圆形超级结构单元定义为有规律排布的多个超材料基本单元，从而实现整体的三个主吸收峰的叠加。
[0008]2、改变介质层介电常数，可以改变介质层对入射电磁波频率响应，介电常数增大，吸收频率降低，介电常数减小，对应的吸收频率增大，因此在每一个超级结构单元内叠加有规律变化的介质层，不同介电常数的介质层也可使超材料对入射电磁波具有连续的宏观响应，在对应的直径尺寸产生吸收峰的位置形成二次吸收叠加，从而拓宽吸收带宽。
[0009]3、本发明每一层介质厚度均为25nm，与现有技术相比，不同之处在于介质层厚度具有确定性，改变了传统的通过介质层厚度调节吸收的模式，所采用的周期性阵列图形结构是圆形，结构简单，易于加工制备。
[0010]4、本发明采用圆形单元结构，具有360度中心对称特点，对入射电磁波极化不敏感，并且吸收角度宽，在40°倾斜角入射条件下，吸收率仍能达到90%以上。
【附图说明】
[0011]图1为基于级联结构超材料的超宽带吸收器的结构示意图；
[0012]图2为基于级联结构超材料的超宽带吸收器电磁波垂直入射的吸收曲线；
[0013]图3为基于级联结构超材料的超宽带吸收器在不同条件下宽带吸收率的对比图，其中■为实施例一的曲线，籲为实施例三的曲线，▲为实施例四的曲线。
【具体实施方式】
[0014]【具体实施方式】一:如图1所示，本实施方式的一种基于级联结构超材料的超宽带吸收器由金属板衬底1、第一介质层2、第一金属层3、第二介质层4、第二金属层5、第三介质层6、第三金属层7、第四介质层8、第四金属层9、第五介质层10、第五金属层11、第六介质层12、第六金属层13、第七介质层14、第七金属层15、第八介质层16、第八金属层17、第九介质层18和第九金属层19组成；金属板衬底I水平放置在最下层，在所述金属板衬底I的中心位置从下向上平行设置第一介质层2、第一金属层3、第二介质层4、第二金属层5、第三介质层6、第三金属层7、第四介质层8、第四金属层9、第五介质层10、第五金属层11、第六介质层12、第六金属层13、第七介质层14、第七金属层15、第八介质层16、第八金属层17、第九介质层18和第九金属层19 ;所述第一介质层2、第一金属层3、第二介质层4、第二金属层5、第三介质层6、第三金属层7、第四介质层8、第四金属层9、第五介质层10、第五金属层11、第六介质层12、第六金属层13、第七介质层14、第七金属层15、第八介质层16、第八金属层17、第九介质层18和第九金属层19为同心圆柱体；所述第一介质层2、第一金属层3、第二介质层4、第二金属层5、第三介质层6和第三金属层7的底面直径相同；所述第四介质层8、第四金属层9、第五介质层10、第五金属层11、第六介质层12和第六金属层13的底面直径相同；所述第七介质层14、第七金属层15、第八介质层16、第八金属层17、第九介质层18和第九金属层19的底面直径相同；且所述第一介质层2、第一金属层3、第二介质层4、第二金属层5、第三介质层6和第三金属层7的底面直径大于所述第四介质层8、第四金属层9、第五介质层10、第五金属层11、第六介质层12和第六金属层13的底面直径；所述第四介质层8、第四金属层9、第五介质层10、第五金属层11、第六介质层12和第六金属层13的底面直径大于所述第七介质层14、第七金属层15、第八介质层16、第八金属层17、第九介质层18和第九金属层19的底面直径；所述第一介质层2、第二介质层4、第三介质层6、第四介质层8、第五介质层10、第六介质层12、第七介质层14、第八介质层16和第九介质层18的材料为有机高分子聚合物或无机陶瓷材料；所述第一介质层2、第四介质层8和第七介质层14为同一种有机高分子聚合物或无机陶瓷材料，所述第二介质层4、第五介质层10和第八介质层16为同一种有机高分子聚合物或无机陶瓷材料，所述第三介质层6、第六介质层12和第九介质层18为同一种有机高分子聚合物或无机陶瓷材料；所述第一介质层2、第四介质层8和第七介质层14的介电常数大于所述第二介质层4、第五介质层10和第八介质层16的介电常数；所述第二介质层4、第五介质层10和第八介质层16的介电常数大于第三介质层
6、第六介质层12和第九介质层18的介电常数；所述基于级联结构超材料的超宽带吸收器的厚度为425nm。
[0015]本实施方式采用3X3的级联结构在同一单元通过不同介电常数之间耦合叠加以及不同尺寸单元之间的耦合叠加两种机理共同作用，增加耦合叠加方式改进吸收带宽。本实施方式优点主要体现在以下三个方面:
[0016]1、改变超材料基本单元的物理尺寸