提出了一个新型水基宽带超材料吸波结构,利用水在微波波段优异的电磁特性,使该结构对于入射电磁波的吸收率在8.2~78.32 GHz频段内始终保持90%以上。当电磁波的入射角度变化时,吸波器仍然具有优异的吸收性能,尤其是在横磁模式下,即使入射角度达到70°时吸收率基本仍能全部保持在90%以上;由于设计的吸波器为完全的中心对称结构,因此极化角度对其吸收特性的影响十分微弱;调整温度在0~100 ℃范围内变化时,该吸波器在整个仿真频段内几乎始终保持90%以上的高吸收率。所提出的吸波结构不仅具有宽带高吸收率特性,且具有广角入射、极化无关以及热稳定的优异性能。该吸波结构可通过3D打印技术进行制备,大大降低了制作的复杂度和成本,对于新型宽带介质吸波器的应用和发展具有十分重要的作用。

超宽带吸收是电磁吸收器追求的一个重要目标。本文设计了一种基于氮化钛和二氧化钛两种耐火材料的槽深渐变的光栅型光吸收器,采用有限元法分析了单元结构的周期、凹槽深度、凹槽宽度、涂层厚度和凹槽个数对吸收曲线的影响,并确定了各个结构参数的最优值。该吸收器利用电介质腔共振效应和表面等离子体共振效应对入射电磁波进行吸收。结果表明:在优化结构参数条件下,在500～2 000 nm波段范围内和0～80°入射角范围内,该吸收器的平均吸收率可达到90％以上,并且对入射角表现出不敏感性,实现了对可见光至近红外线波段电磁波的超宽带吸收。通过比较发现,凹槽顶部和底部采用半圆柱形结构时,吸收效果更优。由于构成该吸收器的材料为耐火材料,因此这种吸收器可以在高温环境下工作。该设计在光伏发电等领域有潜在的应用价值。

为了在横电(TE)波下获得可调谐的超宽带吸收频谱以及在横磁(TM)波下获得较高的反射率, 利用等离子体超材料和集总电阻设计了一种电磁吸波体, 并采用全波仿真法对其吸收率、反射率、表面电场图、表面电流图和能量损耗图进行了计算, 讨论了其结构参数及电阻对吸收率和反射率的影响。研究结果表明, 通过激励不同的等离子体谐振区域, 不但能改善吸收特性, 还能获得可调谐的吸收频谱; 设计的电磁吸波体不仅能实现对TE波的超宽带吸收, 还能实现TE波和TM波的极化分离。

提出并验证了一种新型超薄微波超材料吸波器设计。该超材料吸波器由三层金属结构层和两层介质材料层组合而成,并采用两个相同的金属圆环作为双层复合谐振结构单元。该设计与传统的单层谐振结构单元相比,不仅大大减小了吸波器整体结构厚度,而且有效提高了电磁波吸收率。利用有限元电磁模拟对该吸波器内部的空间电磁场及表面电流分布进行仿真与分析,阐述了其电磁吸波物理机理。模拟和实验结果均证实该吸波器具有极化不敏感及宽角度入射稳定特性。该超薄超材料电磁吸波器整体结构简单,占空比低,在电磁屏蔽光窗等领域具有潜在应用。