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中国科学: 物理学力学天文学 2011 年第 41 卷第 3 期: 280 ~ 285
《中国科学》杂志社
SCIENTIA SINICA Phys, Mech & Astron s. SCIENCE CHINA PRESS
论文
基于平行金属线的太赫兹准全向超材料吸波体
顾超①*, 屈绍波①②*, 裴志斌①, 徐卓②, 林宝勤①, 马华①, 柏鹏③, 彭卫东③,
周航①
①空军工程大学理学院, 西安 710051;
②西安交通大学电子陶瓷与器件教育部重点实验室, 西安 710049;
③空军工程大学综合电子信息系统研究中心, 西安 710051
* 联系人, E-mail: ******@.; guchao123abc@
收稿日期: 2010-05-26; 接受日期: 2010-10-27
国家自然科学基金(批准号: 60871027, 60901029, 61071058)、国家重点基础研究发展计划(编号: 2009CB623306)和陕西省电子信息系统
综合集成重点实验室基金(编号: 200905A)资助项目

摘要该文基于平行金属线设计了一种具有准全向吸波特性的太赫兹超材料吸波体, 其准全向吸波特性是
通过提高超材料的结构对称性实现的. 理论和仿真结果表明: 随着超材料结构对称性的提高, 超材料吸波体
的极化敏感度逐渐降低直至达到任意极化吸波. 仿真的不同入射角下的吸收率与表面电流分布表明: 平行于
介质基板的磁场分量在平行金属线之间激发的反向平行电流导致了结构的电磁谐振, 因而在极宽的入射角下
该超材料吸波体仍能对电磁波进行高效吸收. 提取的等效阻抗实部表明: 可以通过调节基板两侧金属线的尺
寸, 来实现吸收频率处超材料吸波体一侧与自由空间近似阻抗匹配, 另一侧与自由空间阻抗不匹配, 从而使
得反射和传输同时最小、吸收最高. 仿真的能量损耗分布表明: 该吸波体的强吸收主要源于基板的介质损耗.
该太赫兹吸波体可能在爆炸物探测和材料识别等领域具有广泛的应用.
关键词超材料吸波体, 太赫兹, 准全向吸波
PACS: , , ,



利用电磁超材料, 科学家们实现了诸如负折射[1,2] 最近, 基于电磁谐振的超材料吸波体的设计引
和“隐身衣”[3]等许多奇异的物理现象. 这些现象的实起了学术界的极大关注[13~17]. 通过调节超材料的几
现依赖于超材料经电磁辐射后可产生独立可调的电何尺度, Landy 等人[13]在 GHz 频段实现了吸收率接近
响应[4]和磁响应[5]的能力. 改变电磁超材料的几何尺 100%的“完美”吸波体. 在 THz 频段, 几种超材料吸
度, 可以将其拓展到许多频段. 目前, 超材料已在无波体已经被实现[14~17]. 上述太赫兹超材料吸波体都
线电[6]、微波[7]、毫米波[8]、太赫兹[9]、中红外[10]、是由电谐振子和金属线构成的, 这种构成决定了其
近红外[11]和近可见光[12]等频段被实现. 电磁超材料极化或入射特性较差, 因而限制了其在爆炸物探测
不仅可以用来研究一些新奇物理现象, 还有着极为和材料识别等领域的应