双向多频超材料吸波器的设计与实验研究

韩松; 杨河林

doi:10.7498/aps.62.174102

摘要

利用金属线单元组合法, 仿真设计并制作了一种在通信频段(0.8-3GHz)的双向多频超材料吸波器. 仿真与实验结果表明: 该吸波器对于不同极化和宽角度入射的电磁波有三个稳定的吸波频点, 分布在2.04GHz, 2.34GHz和2.65GHz, 吸收率分别达到92.3%, 95.3%和94.7%. 该吸波器设计简单、灵活性强、吸收效果好、易于加工, 为通信领域的电磁屏蔽或抗电磁干扰提供了新的方法.

关键词:

Using the method of combination, we have made a communicational band (0.8 GHz to 3 GHz) dual-directional metamaterial absorber. Simulation and experimental results show that the absorber to the incident electromagnetic wave of different polarization and wide-angle has three stable absorbing bands(2.04, 2.34, and 2.65 GHz), and the absorptions can reach 92.3%, 95.3% and 94.7% respectively. This kind of absorber is very simple in design, having strong flexibility, perfect absorption, and easy processing, which works in a communicational band (0.8 to 3 GHz) so that it provides a new idea on electromagnetic shielding and anti interference.

Keywords:

作者及机构信息

韩松,
杨河林

1.
华中师范大学物理科学与技术学院, 武汉 430079

Authors and contacts

1.
College of Physical Science and Technology, Central China Normal University, Wuhan 430079, China

参考文献

[1]	Shelby R A, Smith D R, Schultz S 2001 Science 292 77
[2]	Parazzoli C G, Greegor R B, Li K, Koltenbah B E C 2003 Phys. Rev. Lett. 90 107401
[3]	Pendry J B 2000 Phys. Rev. Lett. 85 3966
[4]	Schurig D, Mock J J, Justice B J, Cummer S A, Pendry J B, Starr A F, Smith D R 2006 Science 314 977
[5]	Landy N I, Sajuyigbe S, Mock J, Smith D R, Padilla W J 2008 Phys. Rev. Lett. 100 207402
[6]	Zhang H B, Deng L W, Zhou P H, Zhang L, Cheng D M, Chen H Y, Liang D F, Deng L J 2013 J. Appl. Phys. 113 013903
[7]	Cheng Y Z, Xiao T, Yang H L, Xiao B X 2010 Acta. Phys. Sin. 59 0536 (in Chinese) [程用志, 肖婷, 杨河林, 肖柏勋 2010 59 0536]
[8]	Shen X P, Cui T J, Ye J X 2012 Acta. Phys. Sin. 61 058101 (in Chinese) [沈晓鹏, 崔铁军, 叶建祥 2012 61 058101]
[9]	Sun L K, Cheng H F, Zhou Y J, Wang J, Pang Y Q 2011 Acta. Phys. Sin. 60 108901 (in Chinese) [孙良奎, 程海峰, 周永江, 王军, 庞永强 2011 60 108901]
[10]	Su Y Y, Gong B Y, Zhao X P 2012 Acta. Phys. Sin. 61 084102 (in Chinese) [苏妍妍, 龚伯仪, 赵晓鹏 2012 61 084102]
[11]	Xu Y Q, Zhou P H, Zhang H B, Chen L, Deng L J 2011 J. Appl. Phys. 110 044102
[12]	Kim J, Soref R, Buchwald W R 2010 Opt. Express 18 17997
[13]	Sabah C, Roskos H G 2012 Current Applied Physics 12 433
[14]	Gu C, Qu S B, Pen Z B, Xu Z, Lin B Q, Ma H, Bai P, Peng W D, Zhou H 2011 Scientia Sinica Phys. Mech & Astron 41 280 (in Chinese) [顾超, 屈绍波, 裴志斌, 徐卓, 林宝勤, 马华, 柏鹏, 彭卫东, 周航 2011 中国科学: 物理力学天文学 41 280]
[15]	Liu N, Mesch M, Weiss T, Hentschel M, Giessen H 2010 Nano Lett. 10 2342
[16]	Jiang Z H, Yun S, Toor F, Werner D H, Mayer T S 2011 ACS Nano 5 4641
[17]	Wang J, Chen Y T, Hao J M, Yan M, Qiu M 2011 J. Appl. Phys. 109 074510
[18]	Dai L, Jiang C 2009 Opt. Express 17 20502
[19]	Aydin K, Ferry V E, Briggs R M, Atwater H A 2011 Nat. Commun. 2 517
[20]	Lin C H, Chern R L, Lin H Y 2011 Opt. Express 19 415
[21]	Ye Q W, Liu Y, Hai L, Li M H, Yang H L 2012 Appl. Phys. A 107 155
[22]	Hu C G, Li X, Feng Q, Chen X N, Luo X G 2010 J.Appl.Phys. 108 053103
[23]	Lu L, Qu S B, Xia S, Xu Z, Ma H, Wang J F, Yu F 2013 Acta. Phys. Sin. 62 013710 (in Chinese) [鲁磊, 屈绍波, 夏颂, 徐卓, 马华, 王甲富, 余斐 2013 62 013710]
[24]	Smith D R, Pendry J B 2006 Opt. Soc. Am. B 23 391
[25]	Avitzour Y, Yaroslav A, Urzhumov, Shvels G 2009 Phys. Rev. B 79 04513

施引文献

[1]	Shelby R A, Smith D R, Schultz S 2001 Science 292 77
[2]	Parazzoli C G, Greegor R B, Li K, Koltenbah B E C 2003 Phys. Rev. Lett. 90 107401
[3]	Pendry J B 2000 Phys. Rev. Lett. 85 3966
[4]	Schurig D, Mock J J, Justice B J, Cummer S A, Pendry J B, Starr A F, Smith D R 2006 Science 314 977
[5]	Landy N I, Sajuyigbe S, Mock J, Smith D R, Padilla W J 2008 Phys. Rev. Lett. 100 207402
[6]	Zhang H B, Deng L W, Zhou P H, Zhang L, Cheng D M, Chen H Y, Liang D F, Deng L J 2013 J. Appl. Phys. 113 013903
[7]	Cheng Y Z, Xiao T, Yang H L, Xiao B X 2010 Acta. Phys. Sin. 59 0536 (in Chinese) [程用志, 肖婷, 杨河林, 肖柏勋 2010 59 0536]
[8]	Shen X P, Cui T J, Ye J X 2012 Acta. Phys. Sin. 61 058101 (in Chinese) [沈晓鹏, 崔铁军, 叶建祥 2012 61 058101]
[9]	Sun L K, Cheng H F, Zhou Y J, Wang J, Pang Y Q 2011 Acta. Phys. Sin. 60 108901 (in Chinese) [孙良奎, 程海峰, 周永江, 王军, 庞永强 2011 60 108901]
[10]	Su Y Y, Gong B Y, Zhao X P 2012 Acta. Phys. Sin. 61 084102 (in Chinese) [苏妍妍, 龚伯仪, 赵晓鹏 2012 61 084102]
[11]	Xu Y Q, Zhou P H, Zhang H B, Chen L, Deng L J 2011 J. Appl. Phys. 110 044102
[12]	Kim J, Soref R, Buchwald W R 2010 Opt. Express 18 17997
[13]	Sabah C, Roskos H G 2012 Current Applied Physics 12 433
[14]	Gu C, Qu S B, Pen Z B, Xu Z, Lin B Q, Ma H, Bai P, Peng W D, Zhou H 2011 Scientia Sinica Phys. Mech & Astron 41 280 (in Chinese) [顾超, 屈绍波, 裴志斌, 徐卓, 林宝勤, 马华, 柏鹏, 彭卫东, 周航 2011 中国科学: 物理力学天文学 41 280]
[15]	Liu N, Mesch M, Weiss T, Hentschel M, Giessen H 2010 Nano Lett. 10 2342
[16]	Jiang Z H, Yun S, Toor F, Werner D H, Mayer T S 2011 ACS Nano 5 4641
[17]	Wang J, Chen Y T, Hao J M, Yan M, Qiu M 2011 J. Appl. Phys. 109 074510
[18]	Dai L, Jiang C 2009 Opt. Express 17 20502
[19]	Aydin K, Ferry V E, Briggs R M, Atwater H A 2011 Nat. Commun. 2 517
[20]	Lin C H, Chern R L, Lin H Y 2011 Opt. Express 19 415
[21]	Ye Q W, Liu Y, Hai L, Li M H, Yang H L 2012 Appl. Phys. A 107 155
[22]	Hu C G, Li X, Feng Q, Chen X N, Luo X G 2010 J.Appl.Phys. 108 053103
[23]	Lu L, Qu S B, Xia S, Xu Z, Ma H, Wang J F, Yu F 2013 Acta. Phys. Sin. 62 013710 (in Chinese) [鲁磊, 屈绍波, 夏颂, 徐卓, 马华, 王甲富, 余斐 2013 62 013710]
[24]	Smith D R, Pendry J B 2006 Opt. Soc. Am. B 23 391
[25]	Avitzour Y, Yaroslav A, Urzhumov, Shvels G 2009 Phys. Rev. B 79 04513

[1]	王哲飞, 吴杰, 万发雨, 曾庆生, 侯建强, 傅佳辉, 吴群, 宋明歆, TayebA. Denidni. 基于类电磁诱导透明效应的极化转换滤波器. , 2024, 73(18): 188101. doi: 10.7498/aps.73.20240632
[2]	金嘉升, 马成举, 张垚, 张跃斌, 鲍士仟, 李咪, 李东明, 刘洺, 刘芊震, 张贻歆. 基于相变材料的慢光和吸收可切换多功能太赫兹超材料. , 2023, 72(8): 084202. doi: 10.7498/aps.72.20222336
[3]	陈闻博, 陈鹤鸣. 基于超材料复合结构的太赫兹液晶移相器. , 2022, 71(17): 178701. doi: 10.7498/aps.71.20212400
[4]	江孝伟, 武华. 吸收波长和吸收效率可控的超材料吸收器. , 2021, 70(2): 027804. doi: 10.7498/aps.70.20201173
[5]	崔铁军, 吴浩天, 刘硕. 信息超材料研究进展. , 2020, 69(15): 158101. doi: 10.7498/aps.69.20200246
[6]	陈俊, 杨茂生, 李亚迪, 程登科, 郭耿亮, 蒋林, 张海婷, 宋效先, 叶云霞, 任云鹏, 任旭东, 张雅婷, 姚建铨. 基于超材料的可调谐的太赫兹波宽频吸收器. , 2019, 68(24): 247802. doi: 10.7498/aps.68.20191216
[7]	于惠存, 曹祥玉, 高军, 杨欢欢, 韩江枫, 朱学文, 李桐. 一种宽带可重构反射型极化旋转表面. , 2018, 67(22): 224101. doi: 10.7498/aps.67.20181041
[8]	金柯, 刘永强, 韩俊, 杨崇民, 王颖辉, 王慧娜. 基于超材料的中波红外宽带偏振转换研究. , 2017, 66(13): 134201. doi: 10.7498/aps.66.134201
[9]	汪肇坤, 杨振宇, 陶欢, 赵茗. 复合结构螺旋超材料对光波前的高效调控. , 2016, 65(21): 217802. doi: 10.7498/aps.65.217802
[10]	韩江枫, 曹祥玉, 高军, 李思佳, 张晨. 一种基于超材料的宽带、反射型90极化旋转体设计. , 2016, 65(4): 044201. doi: 10.7498/aps.65.044201
[11]	徐新河, 刘鹰, 甘月红, 刘文苗. 磁电耦合超材料本构矩阵获取方法的研究. , 2015, 64(4): 044101. doi: 10.7498/aps.64.044101
[12]	马岩冰, 张怀武, 李元勋. 基于科赫分形的新型超材料双频吸收器. , 2014, 63(11): 118102. doi: 10.7498/aps.63.118102
[13]	邹涛波, 胡放荣, 肖靖, 张隆辉, 刘芳, 陈涛, 牛军浩, 熊显名. 基于超材料的偏振不敏感太赫兹宽带吸波体设计. , 2014, 63(17): 178103. doi: 10.7498/aps.63.178103
[14]	鲁磊, 屈绍波, 施宏宇, 张安学, 张介秋, 马华. 基于宽边耦合螺旋结构的低频小型化极化不敏感超材料吸波体. , 2013, 62(15): 158102. doi: 10.7498/aps.62.158102
[15]	刘亚红, 方石磊, 顾帅, 赵晓鹏. 多频与宽频超材料吸收器. , 2013, 62(13): 134102. doi: 10.7498/aps.62.134102
[16]	沈晓鹏, 崔铁军, 叶建祥. 基于超材料的微波双波段吸收器. , 2012, 61(5): 058101. doi: 10.7498/aps.61.058101
[17]	孙良奎, 程海峰, 周永江, 王军, 庞永强. 一种基于超材料的吸波材料的设计与制备. , 2011, 60(10): 108901. doi: 10.7498/aps.60.108901
[18]	吴翔, 裴志斌, 屈绍波, 徐卓, 柏鹏, 王甲富, 王新华, 周航. 具有极化选择特性的超材料频率选择表面的设计. , 2011, 60(11): 114201. doi: 10.7498/aps.60.114201
[19]	顾超, 屈绍波, 裴志斌, 徐卓, 刘嘉, 顾巍. 准全向平板超材料吸波体的设计. , 2011, 60(3): 037801. doi: 10.7498/aps.60.037801
[20]	顾超, 屈绍波, 裴志斌, 徐卓, 马华, 林宝勤, 柏鹏, 彭卫东. 一种极化不敏感和双面吸波的手性超材料吸波体. , 2011, 60(10): 107801. doi: 10.7498/aps.60.107801

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