1 山西工程科技职业大学信息工程学院，山西 晋中 030619
2 中北大学仪器与电子学院，山西 太原 030051
3 昆士兰大学，澳大利亚昆士兰 布里斯班 4072
设计了一种四宽带且吸收率动态可调的太赫兹吸收器，该吸收器结构简单，由顶层二氧化钒、中间层二氧化硅和底层金属组成。仿真结果表明，在0~10 THz范围内，吸收率超过90%的吸收带共有4个，带宽分别为0.87、0.58、0.61、0.45 THz。随二氧化钒电导率的变化，吸收率可在7.7%~99.9%范围内动态调节。引入阻抗匹配理论和法布里-珀罗共振理论解释了吸收器的物理机理，并通过电场分布分析了多个完美吸收峰的物理来源。此外，该吸收器还具有偏振不敏感和广角吸收的特点，可在微辐射计、生物传感器和隐身技术等领域应用。
光学器件 超材料 太赫兹吸收器 可调谐吸收器 宽带
提出了一种基于圆形与L形耦合的可调谐的太赫兹宽带吸收器。其主要结构由顶层的电可调石墨烯材料、中间的介质材料SiO2和底层的金组成。通过COMSOL软件和多重反射干涉理论对器件的吸收光谱进行研究。结果表明：模拟与理论的吸收光谱高度重合。在保持狭缝的前提下，改变中央位置的石墨烯形状并不会改变吸收器的性能。当石墨烯的费米能级通过外加电压调节到0.95 eV时，器件处于强吸收（吸收率>90%）的频谱宽度超过了4.1 THz，且具有极化无关的特性。本设计在光开关、调制器和能量收集等领域具有潜在的应用价值，也给太赫兹宽带吸收器的设计提供更多的灵感。
光学器件 石墨烯 狭缝结构 太赫兹吸收器 偶极子共振 激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1323001
1 安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽 淮南 232001
2 枣庄学院光电工程学院，山东 枣庄 277160
提出一种动态可调谐的窄/宽带可切换的太赫兹吸波器，它由可调谐材料石墨烯和二氧化钒（VO2）、金和环烯烃类共聚物构成。通过热控VO2产生相变，吸波器可以在宽带和窄带间切换，其开关幅度达到98.9%。当VO2为金属相时，该吸波器具有很宽的吸收带宽，通过进一步改变石墨烯的费米能级可以调节吸波器的带宽。该吸波器还呈现出对横电（TE）和横磁（TM）波都具有广角吸收的特点。当VO2处于绝缘相时，该器件切换为窄带吸波器，可用于传感器，其灵敏度可达439 GHz/RIU。该太赫兹吸波器在调制、传感和电磁隐身等多功能器件方面有很多潜在的应用价值。
材料 太赫兹吸波器 石墨烯 二氧化钒 窄/宽带切换 动态调谐 光学学报
2022, 42(19): 1916001
1 南京航空航天大学自动化学院, 江苏 南京 211100
2 南京航空航天大学高速载运设施的无损检测监控技术工业和信息化部重点实验室, 江苏 南京 211100
3 南京航空航天大学纳智能材料器件教育部重点实验室, 江苏 南京 210016
4 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室, 江苏 南京 210016
为了拓展太赫兹吸收器的相对吸收带宽,设计了一种基于石墨烯超材料的超薄、宽频带、可调谐的太赫兹吸收器,其由图案化石墨烯层、电介质层和金属反射底板层叠构成。仿真结果表明:该吸收器在4.48 THz频率处的吸收率为99.98%,通过调节石墨烯的化学势可使该频点处的吸收率变化至25.08%;同时,该吸收器表现出对入射波极化不敏感的吸收特性,且在太赫兹波倾斜入射的情况下仍能保持一定的宽频带吸收特性。在此基础上设计了基于三层图案化石墨烯的太赫兹吸收器,其可进一步拓展吸收频带宽度,仿真结果表明该吸收器在1.90~5.49 THz频率之间的吸收率高于90%,相对吸收带宽为97%。
光学器件 石墨烯 太赫兹吸收器 宽频带可调谐吸收器 超材料
太赫兹吸收器广泛应用于**装备及传感仪器等研究领域，因此，提出了一种四重对称结构的极化不敏感太赫兹超材料吸收器，并通过改变结构尺寸以及电流分布分析了该结构的吸收机理及影响因素。实验结果表明，该吸收器的谐振频率处于太赫兹频段且吸收率可达到99.98%。为了扩大该太赫兹吸收器的应用范围，进一步提出了两种频率可调的极化不敏感太赫兹吸收器。电磁仿真软件CST的仿真结果表明，该太赫兹超材料吸收器的吸收率较高、频率调节性能较好且对极化角度不敏感，具有较大的应用研究意义。
材料 超材料 太赫兹吸收器 极化不敏感 频率可调 激光与光电子学进展
2022, 59(3): 0316004
本文设计了一种可动态调节的宽频太赫兹完美吸收器，该吸收器由十字形的二氧化钒层、金属接地平面和夹在中间的二氧化硅层组成。仿真结果表明，90%以上的吸收带宽为1.06 THz，范围为0.71~1.77 THz。吸收率随二氧化钒电导率的变化而变化，可在4%~99.5%之间动态调节。为了得到吸收器工作的物理机理，引入了阻抗匹配理论和波干涉理论，并通过电场分布分析了两个完美吸收峰的物理来源。该吸收器具有广角吸收和偏振不敏感的特点。该吸收器可以用于太赫兹传感器、探测器和隐身装备等。
材料 材料 超材料 超材料 太赫兹吸收器 太赫兹吸收器 可调带宽 可调带宽 宽带 宽带 激光与光电子学进展
2021, 58(21): 2116002
山西工程科技职业大学信息工程学院，山西 晋中 030619
太赫兹频段的超材料吸收器可广泛应用于**雷达及生物检测等方面。提出了T形结构的太赫兹超材料吸收器，其吸收率可达99.99%以上，接近完美吸收，并从结构尺寸及电流分布等方面说明了此结构的吸收率影响因素及吸波机理。为了使上述T形结构的适用范围更广，进一步提出了极化不敏感T形吸收器及频率可调T形吸收器。仿真结果表明，所设计的超材料吸收器具有较高的吸收率、较灵活的频率调节范围和不敏感的极化角度，具有较好的研究价值。
材料 超材料 太赫兹吸收器 可调频率 激光与光电子学进展
2021, 58(21): 2116003
1 山西大学商务学院, 山西 太原 030031
2 山西大学物理电子工程学院, 山西 太原 030006
提出了一种基于方环-金属线结构的光激发动态可切换双频太赫兹超材料吸收器。通过调节嵌入在结构间隙中的光敏硅和锗的绝缘/导通状态,该吸收器可在不改变结构的前提下在三个双频完美吸收态之间自由切换。结果表明:当没有光泵浦时,该吸收器工作在0.987 THz和1.767 THz双频吸收态;当采用800 nm激光泵浦时,该吸收器可切换为0.717 THz和1.444 THz处的双频吸收;当采用1550 nm激光泵浦时,该吸收器的吸收状态可切换为0.716 THz和1.767 THz处的双频吸收。本文从等效电路、匹配阻抗和电流分布三方面解释了三种可切换的双频吸收机制,并讨论了极化不敏感的吸收特性。
材料 超材料 太赫兹吸收器 光激发 可切换双频吸收
1 江苏大学 微纳光电子与太赫兹技术研究院，江苏镇江 212013
2 江苏大学 机械工程学院，江苏镇江 212013
3 天津大学 精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
设计了一种多频带可调谐的太赫兹超材料吸收器。在超材料吸收器的结构中，引入光敏半导体硅材料，设计特殊的顶层金属谐振器，分析开口长度、线宽、介质层厚度等参数尺寸对太赫兹超材料吸收器的吸收光谱特性影响。根据光照与光敏半导体硅电导率之间的关系，研究太赫兹超材料吸收器的频率调谐特性。仿真结果得到太赫兹波段的12个吸收频率调制，其中有10处吸收峰的吸收率超过90%近完美吸收，且有6处吸收率达到99%的完美吸收，而且吸收率调制深度和相对带宽分别达到85.9 %和85.5%，具有很强的可调谐特性。设计的光激励太赫兹超材料吸收器结构简单，具有多频带可调谐和完美吸收特性，扩大了吸收器的应用范围。
太赫兹吸收器 超材料 光激励 多频带可调谐 terahertz absorber metamaterials photo excited multi-band tunable 
Author Affiliations
Abstract
1 College of Electronic and Optical Engineering & College of Microelectronics, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
2 National Laboratory of Solid State Microstructures, Key Laboratory of Intelligent Optical Sensing and Manipulation, and College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China
We demonstrate a tunable terahertz (THz) absorber based on an indium tin oxide (ITO) metamaterial. The upper ITO cross-shaped metasurface with different arm lengths is fabricated by direct femtosecond laser etching. The thickness of the middle dielectric layer is only 60 μm, which makes the absorber very transparent and flexible. The experimental results show that the THz resonant peaks have a high performance near 1 THz. By setting spacers of different thicknesses between the middle layer and the ITO mirror, a new type of tunable THz absorber is proposed. Its absorption peak frequency can be continuously adjusted from 0.92 to 1.04 THz between TE and TM polarization. This transparent THz metamaterial absorber is expected to be widely used in THz imaging, sensing, and biological detection.
tunable terahertz absorber transparent metamaterial flexible metamaterial Chinese Optics Letters
2020, 18(9): 092403
