023]圖5是本發(fā)明相干調(diào)制導(dǎo)體貼片電磁吸收裝置示例2的透射和反射系數(shù)；
[0024]圖6是本發(fā)明相干調(diào)制導(dǎo)體貼片電磁吸收裝置示例2在工作頻率2.38THz的調(diào)制曲線(相干吸收隨相位調(diào)制的變化)；
[0025]圖7是本發(fā)明相干調(diào)制導(dǎo)體貼片電磁吸收裝置示例2工作頻率隨Drude因子的變化曲線。
【具體實施方式】
[0026]現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0027]本發(fā)明的具體實現(xiàn)如附圖1:包括一層具有Drude色散的導(dǎo)體貼片1，以及兩相向傳播的電磁波束I。本發(fā)明公布的基于Drude色散導(dǎo)體貼片相干調(diào)制實現(xiàn)電磁波100%吸收的構(gòu)造原理，可以適用在微波、太赫茲、紅外亦或可見光波段。體現(xiàn)在具體Drude色散的導(dǎo)體貼片可分別在各個波段得以實現(xiàn):在微波波段可以采用具有周期結(jié)構(gòu)的金屬膜、導(dǎo)電橡膠實現(xiàn)；太赫茲遠(yuǎn)紅外波段可以利用兩維層狀材料(如石墨烯，MoS2, 812363等)；在近紅外及可見光波段可以材料超薄的金屬薄膜(納米尺度厚的金、銀)實現(xiàn)。兩相向傳播的同頻率電磁波束如附圖1所示從兩側(cè)入射到導(dǎo)體貼片上(與導(dǎo)體貼片法線z的夾角即入射角為Θ )，相干調(diào)制通過改變附圖1所示兩波束的初始相位差△ Φ實現(xiàn)，通過測試左右兩側(cè)電磁波的散射強(qiáng)度0，散射強(qiáng)度為O即實現(xiàn)對電磁波散射的完全抑制，這時的電磁波頻率和相位調(diào)制取值即裝置實現(xiàn)100%電磁波吸收的合適參數(shù)。通過改變電磁波的極化和入射角度或者導(dǎo)體貼片的動態(tài)電導(dǎo)可以調(diào)節(jié)裝置的工作頻率。
[0028]利用導(dǎo)體貼片固有的Drude色散動態(tài)電導(dǎo)，輔以對兩相向傳播電磁波束進(jìn)行相位調(diào)制實現(xiàn)對電磁波的高效率(100% )吸收:為了達(dá)到上訴目的，本發(fā)表采用具有Drude色散的導(dǎo)體貼片，即表面電導(dǎo)具有σ = α/(γ-?ω)的形式，其中ω為電磁波角頻率，α和Y分別為Drude因子和損耗系數(shù)。兩幅度相同相向傳播的電磁波束從兩側(cè)入射到導(dǎo)體貼片上，兩波束引入相對相位調(diào)制，即可在透射系數(shù)和反射系數(shù)相同的頻率，即工作頻率處，利用光學(xué)相干性，實現(xiàn)對電磁波散射場的抑制，而使得電磁波只能在導(dǎo)體貼片的吸收通道中全部得以吸收。
[0029]具體實施例1
[0030]參閱附圖1，附圖2，附圖3及附圖4。
[0031]由兩束相干電磁波從兩側(cè)入射導(dǎo)體貼片構(gòu)成，給出在微波波段設(shè)計和吸收計算結(jié)果，在微波波段導(dǎo)體貼片可由周期方孔的金屬薄膜實現(xiàn)[參見文獻(xiàn)11，Ζ.ffei,Y.Cao, Ζ.Gong, X.Suj Y.Fan, C.Wuj J.Zhang, and H.Li，"Subwavelength imaging with a fishnetflat lens，"Physical Review B 88, 195123 (2013) ] 0 取金屬銀薄膜，設(shè)結(jié)構(gòu)周期為 6 毫米X 6毫米，方孔尺寸為5.8毫米X 5.8毫米，通過等效參數(shù)提取到其Drude參數(shù)分別為α=299.3ΜΗζ/Ω和Y = 65MHz。該金屬薄膜的透射系數(shù)及反射系數(shù)如附圖2所示，可以看到在9.32GHz透射系數(shù)和反射系數(shù)相等，這樣幅度相同的入射電磁波在導(dǎo)體貼片左右兩側(cè)的散射波滿足光學(xué)相干條件之幅度相等，結(jié)合入射波束的相位調(diào)制，即可很好地調(diào)制散射波，在合適的相位調(diào)制下，本示例中為Λ φ = 0.5 31弧度(見附圖3)，散射波被完全抑制，實現(xiàn)高效率(100% )微波吸收。本發(fā)明涉及的導(dǎo)體貼片裝置簡單，與入射電磁波的相對角度容易改變，即可以方便地改變電磁波的極化和入射角，附圖4給出了微波100%吸收即工作頻率隨電磁波極化和入射角度的變化。對于P極化波(電磁矢量沿X軸)工作頻率從垂直入射的9.32GHz降低到80度入射時3.07GHz，p極化波(電磁矢量沿y軸)工作頻率從垂直入射的9.32GHz升高到80度入射時24.72GHz。
[0032]實施例2
[0033]由兩束相干電磁波從兩側(cè)入射導(dǎo)體貼片構(gòu)成，給出在遠(yuǎn)紅外波段波段設(shè)計和吸收計算結(jié)果，在遠(yuǎn)紅外波段導(dǎo)體貼片可采用兩維層狀材料(如石墨烯，MoS2, Bi2Se3等)[參見文獻(xiàn) 12-13, T.Low and P.Avouris, "Graphene Plasmonics for Terahertzto Mid-1nfrared Applicat1ns, "ACS Nano 8, 1086-1101 (2014) ；P.Di Pietro, M.0rtolanij 0.Limajj A.Di Gaspare, V.Gilibertij F.G1rgiannij M.BrahlekMj N.Bansalj N.Koiralaj S.0hj P.Calvanij S.Lupij"Observat1n of Dirac plasmons in a topologicalinsulator, "Nature Nanotechnology 8，556-560 (2013)]，其動態(tài)電導(dǎo)在該頻段主要由帶內(nèi)躍迀貢獻(xiàn)決定呈Drude色散。我們?nèi)rude參數(shù)分別為α = 80.0GHz/ Ω和γ =2.0THz。該導(dǎo)體貼片的透射系數(shù)及反射系數(shù)如附圖5所示，可以看到在2.38ΤΗζ透射系數(shù)和反射系數(shù)相等，這樣幅度相同的入射電磁波在導(dǎo)體貼片左右兩側(cè)的散射波滿足光學(xué)相干條件之幅度相等，結(jié)合入射波束的相位調(diào)制，即可很好地調(diào)制散射波，在合適的相位調(diào)制下，本示例中為Λ φ = 0.46 π弧度(見附圖6)，散射波被完全抑制，實現(xiàn)高效率(100% )紅外波吸收。兩維層狀材料的動態(tài)電導(dǎo)可以通過靜態(tài)電場、靜態(tài)磁場以及化學(xué)參雜進(jìn)行調(diào)節(jié)，這里我們固定損耗系數(shù)Y = 2.0THz，改變Drude因子α，計算了能夠?qū)崿F(xiàn)100%吸收的工作頻率隨α的變化，如附圖7所示隨Drude因子從20.0GHz/ Ω增大至Ij 200.0GHz/ Ω，遠(yuǎn)紅外波100%吸收的工作頻率從0.50ΤΗζ線性寬帶調(diào)諧到了 5.97ΤΗζ。
【主權(quán)項】
1.一種利用導(dǎo)體貼片采用相干調(diào)制的電磁波吸收方法，其特征在于步驟如下: 步驟1:將同一電磁波進(jìn)行分束形成兩束幅度相同電磁波，兩束相向傳播的電磁波束從兩側(cè)入射到導(dǎo)體貼片上，所述兩束電磁波與導(dǎo)體貼片法線Z的夾角Θ相等；所述的導(dǎo)體貼片具有Drude色散的表面動態(tài)電導(dǎo)； 步驟2:調(diào)整其中一束電磁波與導(dǎo)體貼片的距離，使得兩束電磁波出現(xiàn)初始相位差Δ Φ在導(dǎo)體貼片上產(chǎn)生相對相位調(diào)制；測試散射波滿足幅度相等相干條件頻率處導(dǎo)體貼片兩側(cè)的電磁波的散射強(qiáng)度O,當(dāng)散射強(qiáng)度為O時的初始相位差△ Φ為實現(xiàn)對電磁波散射完全抑制的相位調(diào)制參數(shù)，此時電磁波散射被完全抑制，被導(dǎo)體貼片完全吸收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用導(dǎo)體貼片采用相干調(diào)制的電磁波吸收方法，其特征在于:當(dāng)需要被吸收的電磁波為微波波段時，所述Drude色散的導(dǎo)體貼片采用具有周期結(jié)構(gòu)的金屬膜或?qū)щ娤鹉z。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用導(dǎo)體貼片采用相干調(diào)制的電磁波吸收方法，其特征在于:當(dāng)需要被吸收的電磁波為太赫茲遠(yuǎn)紅外波段時，所述Drude色散的導(dǎo)體貼片采用兩維層狀材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述利用導(dǎo)體貼片采用相干調(diào)制的電磁波吸收方法，其特征在于:所述兩維層狀材料為石墨烯，MoS2* Bi 2Se3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用導(dǎo)體貼片采用相干調(diào)制的電磁波吸收方法，其特征在于:當(dāng)需要被吸收的電磁波為近紅外及可見光波段時，所述Drude色散的導(dǎo)體貼片采用納米尺度厚的金或銀的金屬薄膜。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用導(dǎo)體貼片采用相干調(diào)制的電磁波吸收方法，利用導(dǎo)體貼片固有的Drude色散動態(tài)電導(dǎo)，輔以對兩相向傳播電磁波束進(jìn)行相位調(diào)制實現(xiàn)對電磁波的高效率(100％)吸收：為了達(dá)到上訴目的，本發(fā)表采用具有Drude色散的導(dǎo)體貼片，即表面電導(dǎo)具有σ＝α/(γ-iω)的形式,其中ω為電磁波角頻率，α和γ分別為Drude因子和損耗系數(shù)。兩幅度相同相向傳播的電磁波束從兩側(cè)入射到導(dǎo)體貼片上，兩波束引入相對相位調(diào)制，即可在透射系數(shù)和反射系數(shù)相同的頻率，即工作頻率處，利用光學(xué)相干性，實現(xiàn)對電磁波散射場的抑制，而使得電磁波只能在導(dǎo)體貼片的吸收通道中全部得以吸收。
【IPC分類】H05K9-00
【公開號】CN104661504
【申請?zhí)枴緾N201510073141
【發(fā)明人】樊元成, 張富利
【申請人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月11日