本发明涉及一种基于条带和连续层石墨烯的双频带太赫兹吸波器，属于石墨烯材料在太赫兹波段应用领域。
背景技术：
太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz间的电磁波，在毫米波和红外线之间，同时具有这两个波段的部分特性。随着太赫兹技术在通信、成像、传感等方面的应用，引起了人们对太赫兹技术的极大关注。目前在自然界中很少有材料可以应用于这一波段，主要是缺少有效的太赫兹源和探测器，近年来为了提高太赫兹探测器件的探测效率和灵敏度，科研人员开始将太赫兹波吸波材料的研究放在至关重要的位置，其中基于超材料的太赫兹吸波材料的研究是一个重要方向，通过改变结构单元的尺寸，可以使材料作用于太赫兹频段，从而作为一种太赫兹吸波器件。
吸波材料是一种可以将入射到材料表面的电磁波转换为热能或其他形式能量的一类材料，可减少电磁波的透射和反射，从而实现对电磁波的吸收。目前典型的吸波器件结构为三明治型：其顶层为周期性超材料图案，中间是一层非金属介质材料，底层是不透明的金属平面。通过调节单元结构的尺寸来调节吸收峰的位置和吸收效率。在太赫兹波段由于作为常用的表面等离子体材料的金属的介电常数虚部非常大从而不能直接支持表面等离子体，也限制了表面等离子体在太赫兹吸波方面的应用。
相比于传统的金属吸波器，本发明提出的基于石墨烯的太赫兹吸波器具有结构简单，易于加工，而且性能优良，具有双频带高效吸收。由于石墨烯的相对介电常数实部在太赫兹波段为负的，所以在太赫兹波段石墨烯表现出金属的性质，支持表面等离子体激元。作为新材料的石墨烯，在太赫兹波段所展现出的特性，使其成为吸波材料研究的热点。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种基于条带和连续层石墨烯的双频带太赫兹吸波器，提供了一种结构简单，在3.67THz和5.88THz处的吸收效率达到99%以上的双频带高效吸收。
本实用新型所述的技术方案是：
基于条带和连续层石墨烯的双频带太赫兹吸波器，该吸收器为周期性结构，采用顶层石墨烯条带、连续性石墨烯层、底层石墨烯条带间隔组成。其结构组成自下而上分别为金属材料作为反射层，介质基底，石墨烯条带、连续性石墨烯层、石墨烯条带三者之间以介质隔开。
本技术方案中的基于条带和连续层石墨烯的双频带太赫兹吸波器以石墨烯材料为基础，可以通过氧化石墨还原法来制造，器件的加工还包括光刻及刻蚀技术，本实用新型使用了三层不同宽度的石墨烯层作为吸收介质。
本实用新型所述的有益效果是：
1、本实用新型所述的基于条带和连续层石墨烯的双频带太赫兹吸波器，可实现双频带高效吸收，分别在3.67THz和5.88THz处，吸收效率达到99%以上。
2、本实用新型所述的基于条带和连续层石墨烯的双频带太赫兹吸波器，结构简单，易于加工，采用石墨烯条带、连续性石墨烯、石墨烯条带夹层结构实现双频带高效吸收。
附图说明
图1为本实用新型基于条带和连续层石墨烯的双频带太赫兹吸波器的结构图；
图2为本实用新型基于条带和连续层石墨烯的双频带太赫兹吸波器的吸收效果图；
图3为本实用新型基于条带和连续层石墨烯的双频带太赫兹吸波器的石墨烯具有不同化学势的吸收效果图；
以上图片中含有：
w1=1.3um；w2=1.5um;h1=0.4um;h2=0.3um;h3=4.5um;h4=1um;p=2um
1:金；2：介质层；3：石墨烯条带；4：连续性石墨烯。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐明本实用新型。
具体实施：
如图1所示：一种基于条带和连续层石墨烯的双频带太赫兹吸波器，其组成包括：石墨烯条带（3）、石墨烯连续层（4）、金构成的金属基底（1）、介质基底（2）。周期为P，作为反射基底的材料金的厚度为h4，介质基底的厚度为h3，三层石墨烯自下而上分别为宽度为w2的石墨烯条带、连续性石墨烯、宽度为w1的石墨烯条带，底层石墨烯条带和中间连续性石墨烯层之间的介质层厚度为h2，连续性石墨烯和顶层石墨烯的介质层厚度为h1；这里介质材料的折射率设为2.2，且金的厚度远大于金在太赫兹波段的集肤深度，所以材料金基底可视为完美电导体（PEC）。
本实用新型的尺寸较小，工作在太赫兹频段。
本实用新型的工作原理可解释为：本实用新型采用厚度为1um的金作为基底，由于在太赫兹波段金属基底的厚度远大于其集肤深度，所以电磁波不能穿透基底，电磁波透射的影响可以忽略不计。在这里用氧化石墨还原法制石墨烯阵列。在太赫兹波段，当太赫兹波入射到石墨烯条带上时，会激发出石墨烯表面等离子体激元（LSPPs），以及在石墨烯连续层上因布拉格衍射效应形成的非局域表面等离子体激元（DSPPs），由于LSPPs和DSPPs之间的相互耦合作用，使得能量主要集中在条带的边缘，造成谐振增强和吸收效率的增加。由谐振条件公式2ksppL+2δ＝2pπ（其中kspp为石墨烯表面等离子体波矢，L为谐振腔长度，δ为谐振腔两端的相位变化，p为整数）可知，当石墨烯的谐振腔长度L改变时，石墨烯表面等离子体波矢也会发生变化，从而造成吸收峰值频率的变化。所以，当采用两层不同长度的石墨烯条带时，便可得到不同的吸收峰值，也即得到本实用新型基于条带和连续层石墨烯的双频带太赫兹吸波器。
如图2所示，采用有限元方法模拟计算得到的双频带吸收效果图，且两吸收峰都在99%以上。
如图3所示，通过掺杂的方法改变石墨烯的化学势分别为0.6eV、0.7eV、0.8eV时的吸收谱图，且该吸收频谱发生明显的蓝移现象，但双峰的吸收频率都在95%以上；低频段的峰值由3.88THz偏移到4.35THz，但吸收频率略有下降，这是因为随着石墨烯化学势增加，其损耗有所增加，降低了其与真空中的阻抗匹配；高频段的峰值由5.8THz偏移到6.72THz处。
综上所述，本实用新型提供的上列实施方案，对本实用新型的目的、技术方案和有点进行了进一步的详细说明，所理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则以内的，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。