1.一种基于二氧化钒的太赫兹可调控宽带吸波器,其主要特征在于:该吸波器由三层组成,从上至下依次为二氧化钒谐振图案层、二氧化硅介质层和金膜底板层,三层之间紧密贴合;二氧化钒谐振图案层是由外部金属开口谐振环、中间方环和方环内耶路撒冷十字结构组成的复合结构,耶路撒冷十字结构由十字架、十字架端口的矩形和矩形边上的扇形构成,扇形的弦长与矩形边长相同、圆心角为θr;单胞结构在x,y方向上周期性规则排列,呈M×N分布,M表示在x方向的单胞分布数,N表示在y方向的单胞分布数,本发明中M=N。
2.根据权利要求1所设计的基于二氧化钒的太赫兹可调控宽带吸波器,其特征在于,所设计超表面结构顶层谐振图案关于对角线对称。
3.根据权利要求2所设计的基于二氧化钒的太赫兹可调控宽带吸波器,其特征在于,所述中间介质层采用介电常数为3.8的二氧化硅。
4.根据权利要求3所设计的基于二氧化钒的太赫兹可调控宽带吸波器,其特征在于,所设计中间介质层和金属底板具有相同的尺寸,但厚度不同。
5.根据权利要求4所设计的基于二氧化钒的太赫兹可调控宽带吸波器,其特征在于,所述的二氧化钒材料在太赫兹波段可以由Drude模型表述,所述的二氧化钒材料的介电常数ε(ω)表达为:
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其中,ε∞是二氧化钒的高频介电常数,ε∞=12;碰撞频率γ=5.75×10 rad/s,ωp(σ)是等离子体频率,ωp(σ)与电导率σ关系如下:
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其中,σ0为3×10S/m,ωp(σ0)为1.4×10 rad/s。
6.根据权利要求5所述的基于二氧化钒的太赫兹可调控宽带吸波器设计方法,其特征在于,所述吸波器的调制深度Md满足:其中,AM(ω)为二氧化钒在金属态时的吸波率,AD(ω)为二氧化钒在绝缘态时的吸波率,ξ表示吸波器调制深度相对误差值。
7.根据权利要求6中所述的基于二氧化钒的太赫兹可调控宽带吸波器设计方法,其特征在于,所述吸波器吸波率计算值A(ω)满足:其中,n‑1和n表示工作频带内的任意两个相邻频点,An‑1(ω)和An(ω)表示在第n‑1和第n频点处模拟仿真得到的吸波率值,ψ为吸波率相对误差值。
8.根据权利要求7所述的基于二氧化钒的太赫兹可调控宽带吸波器设计方法,其特征在于,所述吸波器吸波率A(ω)计算方法如下:
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A(ω)=1‑R(ω)‑T(ω)=1‑|S11|‑|S21|其中,R(ω)为吸波器的反射率,T(ω)为吸波器的透射率,S11为吸波器的反射系数,S21为吸波器的透射系数,由于金属底板厚度远大于电磁波在此工作频段的趋肤深度,电磁波无法从底板透射,故T(ω)=0,因此吸波率A(ω)可表示为:其中,Zin(ω)为超表面吸波器的输入阻抗,Z0为自由空间中的波阻抗,Z0=377Ω,μ和ε表示超表面吸波器的磁导率和介电常数,μ0和ε0表示自由空间的磁导率和介电常数;
则所述超表面吸波器吸波率A(ω)可通过吸波率控制函数f(μ,ε)表示:理想的超表面的吸波率控制模型F(A(ω)):
式中,q为吸波器在工作带宽的频率采样点数,g1为工作带宽的频率起始值,g2为工作带宽的频率终值。
9.根据权利要求8所述的基于二氧化钒的太赫兹可调控宽带吸波器设计方法,其特征在于,所述实际的超表面的吸波率控制模型FT(A(ω))表示为:式中,λ(R)为吸波率湿度调节因子,R为相对湿度值,经标定λ(R)采用如下函数表示: