摘要
超材料是一种人工复合结构材料，它的单元结构是由有序而合理的亚波长阵列组成。超材料具有很多的超常特性，如负折射率、电磁隐身、完美吸收等，而这种超常特性主要取决于所设计的周期性结构金属的排布。 本文研究内容分为两个部分。第一部分我们先提出了一种四波段偏振不敏感太赫兹完美吸收器，它是由顶层的同心双圆环谐振器、电介质层和底层金属构成的。我们研究了结构参数、电介质有无损耗特性、谐振层材料、偏振角度以及入射角度等随频率变化的吸收性能。另外，通过电磁场分布规律我们还分析了该吸收器的吸收原理。结果表明该吸收器在 2.91 THz、2.945 THz、3.265 THz和 3.425 THz处有四个明显的吸收峰，其吸收率分别为 99.9%、99.9%、100.0%和 100.0%。该吸收器的吸收原理分别为偶极子共振引起了吸收峰 f1(2.91 THz)和 2f (2.945 THz)，表面等离子体共振激发了吸收峰 3f (3.265 THz)和 4f (3.425 THz)。 基于结构设计中电磁特性的不可调谐性，第二部分我们将单层石墨烯置入顶层的同心双圆环和电介质层之间，利用石墨烯的化学势对其吸收特性进行调谐。我们又提出一种基于石墨烯的偏振不敏感可调谐太赫兹吸收器。在不同入射波下，首先我们研究了在垂直入射和斜入射状态下该吸收器随石墨烯化学势变化的动态可调谐吸收性能。其次，研究了电介质层有无损耗特性下吸收器的吸收性能。再次，探讨了随偏振角度和入射角度变化时吸收器的吸收性能，发现该吸收器偏振角度具有偏振不敏感特性。最后，为了获得该吸收器的吸收原理，我们分析了电磁场和表面电流的分布情况，发现该吸收器的吸收原理是表面等离子体共振和电磁共振。结果表明在7.7 THz-8.0 THz范围内有石墨烯的吸收器都能获得 90%以上的吸收率；而无石墨烯时吸收器的吸收率却低于 60%，并且随着石墨烯化学势的变化，吸收器的吸收率、吸收频带以及谐振频率实现可调。该吸收器具有偏振不敏感、可调谐和高吸收率等优点，且在探测器和电磁隐身方面具有潜在的应用前景。
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