本發(fā)明涉及電磁通信領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種太赫茲超材料。

背景技術(shù)：

太赫茲波段(Terahertz，THz)，是指頻率位于0.1THz-10THz范圍內(nèi)的電磁波，其波長(zhǎng)覆蓋3mm-30μm，也被成為THz輻射、亞毫米波或者T射線。太赫茲在電磁波譜中處于毫米波和紅外之間，相對(duì)于毫米波和紅外這兩個(gè)波段而言，太赫茲在電磁通信領(lǐng)域的應(yīng)用并不廣泛。

對(duì)于太赫茲的應(yīng)用受限的原因來(lái)說(shuō)，主要在于其受到太赫茲發(fā)生源、探測(cè)器以及功能器件的制約，因此尚未得到大規(guī)模應(yīng)用；此外，由于太赫茲波長(zhǎng)非常短，這則會(huì)導(dǎo)致其器件尺寸相對(duì)微波器件而言要小很多，也就是說(shuō)，其尺寸可能是微波器件的百分之幾的量級(jí)，因此，太赫茲器件的加工會(huì)變得非常困難，而且成本高昂。

所以，在現(xiàn)有技術(shù)中，大部分太赫茲器件都是采用光刻方法得到的，但是這樣會(huì)造成樣件尺寸小，成品率不高的問(wèn)題，而這顯然會(huì)極大的制約對(duì)太赫茲技術(shù)的深入研究和廣泛應(yīng)用。

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中太赫茲器件所存在的加工困難，價(jià)格昂貴，不利于太赫茲技術(shù)在電磁通信領(lǐng)域的應(yīng)用的問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種太赫茲超材料，能夠簡(jiǎn)化太赫茲器件的加工步驟，降低加工成本，能夠電磁通信領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種太赫茲超材料。

該太赫茲超材料包括：

基底；

設(shè)置在基底上的電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)，其中，通過(guò)調(diào)整電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)尺寸和方阻實(shí)現(xiàn)太赫茲波段電磁調(diào)制功能。

其中，該基底包括柔性基底。

此外，該太赫茲超材料進(jìn)一步包括：

覆蓋在基底上的電磁損耗薄膜。

其中，在電磁損耗薄膜上加工有不同尺寸的上述電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)。

可選的，電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)為具有開(kāi)口的諧振環(huán)結(jié)構(gòu)。

其中，具有開(kāi)口的諧振環(huán)結(jié)構(gòu)呈U字形、V字形、C字形、倒h形、L字形、或者y字形。

可選的，電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)為具有閉合的諧振環(huán)結(jié)構(gòu)。

其中，具有閉合的諧振環(huán)結(jié)構(gòu)呈橢圓形、閉合多邊形、D字形、或者P字形。

優(yōu)選的，電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的方阻為200歐姆每方。

此外，電磁損耗薄膜所包含的材料選自納米碳粉、或者樹(shù)脂、或者二者的結(jié)合。

另外，可選的，設(shè)置在基底上的電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)，且多個(gè)電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)在基底上以周期性陣列的方式進(jìn)行排布。

其中，基底劃分有多個(gè)單元格，每個(gè)單元格上放置一個(gè)電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，單元格呈方形，且單元格的長(zhǎng)度和寬度的尺寸范圍均為320μm～480μm。

優(yōu)選的，柔性基底包括聚酰亞胺薄膜(PI)膜。

優(yōu)選的，柔性基底為低介電常數(shù)的基底。

可選的，基底的介電常數(shù)的取值范圍為2.8～4.2，基底的損耗角正切的取值范圍為0.0048～0.0072，基底的厚度的取值范圍為60μm～90μm。

可選的，基底的介電常數(shù)的取值范圍為3.44～5.16，基底的損耗角正切的取值范圍為0.0032～0.0048，基底的厚度的取值范圍為32μm～48μm。

其中，太赫茲超材料的對(duì)太赫茲波段的電磁調(diào)制功能的影響因素包括以下 至少之一：

電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的尺寸；

電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的方阻；

多個(gè)電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)在基底上的周期排布方式。

優(yōu)選的，電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)包括相互平行且對(duì)稱的兩條側(cè)邊以及連接兩條側(cè)邊的底邊。

優(yōu)選的，側(cè)邊的長(zhǎng)度的取值范圍為180μm～220μm，側(cè)邊的寬度的取值范圍為40μm～60μm，兩條側(cè)邊相距的取值范圍為180μm～220μm，底邊的長(zhǎng)的取值范圍為240μm～360μm。

本發(fā)明通過(guò)在基底上設(shè)置電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)，并通過(guò)調(diào)整電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)尺寸和方阻來(lái)實(shí)現(xiàn)太赫茲波段電磁調(diào)制功能，從而達(dá)到簡(jiǎn)化太赫茲器件的加工步驟，降低加工成本的效果，使得太赫茲技術(shù)能夠在電磁通信領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的效果。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的太赫茲超材料的側(cè)面圖；

圖2是根據(jù)圖1所示的太赫茲超材料的俯視圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種太赫茲超材料。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的太赫茲超材料包括：

基底11，和設(shè)置在基底11上表面的電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)12，其中，從與圖1對(duì)應(yīng)的太赫茲超材料的俯視圖圖2可以看出，電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)12的結(jié)構(gòu)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其中，可以通過(guò)調(diào)整電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)12的不同結(jié)構(gòu)尺寸和方阻來(lái)實(shí)現(xiàn)太赫茲波段電磁調(diào)制功能。

對(duì)于上述實(shí)施例中的電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)12來(lái)說(shuō)，在該太赫茲超材料的制作過(guò)程中，首先需要在基底11上覆蓋一層電磁損耗薄膜，而該電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)12正是基于該電磁損耗薄膜加工制作而成，而在不同的實(shí)施例中，可以在電磁損耗薄膜上加工不同尺寸的電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)12，使得基底上設(shè)置有多個(gè)不同尺寸的電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)。

其中，從圖1、圖2所示的實(shí)施例中可以看出，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)可以為具有開(kāi)口的諧振環(huán)結(jié)構(gòu)(圖1、圖2示意的為單開(kāi)口的規(guī)則諧振環(huán))，但是根據(jù)電磁調(diào)制的不同需求，也可以將電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)12構(gòu)造成閉合諧振環(huán)或者多開(kāi)口的諧振環(huán)，從而調(diào)節(jié)太赫茲波段(0.1THz～10THz)的電磁損耗的頻率和幅度。

例如在不同的實(shí)施例中，在該電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)為具有開(kāi)口的諧振環(huán)結(jié)構(gòu)時(shí)，該具有開(kāi)口的諧振環(huán)結(jié)構(gòu)可以呈U字形、V字形、C字形、倒h形、L字形、或者y字形等。

而在該電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)為具有閉口的諧振環(huán)結(jié)構(gòu)時(shí)，該具有閉合的諧振環(huán)結(jié)構(gòu)可以呈橢圓形、閉合多邊形、D字形、或者P字形等。

優(yōu)選的，從圖2可以看出，在本實(shí)施例中，該諧振環(huán)結(jié)構(gòu)為U形規(guī)則單開(kāi)口諧振環(huán)(即單開(kāi)口方形諧振環(huán))，其中，從圖1可以看出，該單開(kāi)口方形諧振環(huán)包括相互平行且對(duì)稱的兩條側(cè)邊以及連接兩條側(cè)邊的底邊，其中，對(duì)于兩側(cè)邊和底邊的尺寸來(lái)說(shuō)，這里的側(cè)邊的長(zhǎng)度的取值范圍為180μm～220μm，側(cè)邊的寬度的取值范圍為40μm～60μm、兩條側(cè)邊相距的取值范圍為180μm～220μm，底邊的長(zhǎng)度的取值范圍為240μm～360μm，其中，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，側(cè)邊長(zhǎng)度和寬度分別為200μm、50μm，兩條側(cè)邊相距為200μm，該底邊長(zhǎng)度為300μm。

相應(yīng)的，從圖2還可以看出，電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)12的厚度h＝18μm。

其中，圖2所示的電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的方阻則為200歐姆每方。

當(dāng)然，這里只是示意性的舉例而已，也就是說(shuō)，本發(fā)明對(duì)于諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的具體形狀并不作限定，只要使該電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)滿足是環(huán)形結(jié)構(gòu)，從而可以根據(jù)對(duì)太赫茲頻段的不同調(diào)節(jié)要求，設(shè)置不同類型的環(huán)結(jié)構(gòu)在即可。

此外，在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于加工成上述電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的電磁損耗薄膜的組成材料而言，所包含的材料選自納米碳粉、或者樹(shù)脂、或者二者的結(jié)合，也就是說(shuō)，該電磁損耗薄膜可以是由納米級(jí)碳粉構(gòu)成，也可以是由樹(shù)脂材料構(gòu)成，還可以是由納米級(jí)碳粉和樹(shù)脂材料摻雜在一起的混合物材料，當(dāng)然，該電磁損耗薄膜的組成材料還可以是其他的一些具備電磁損耗功能的非金屬材料，從而可以根據(jù)不同的太赫茲波段的調(diào)制需要，摻雜不同的非金屬材料。

其中，在上述實(shí)施例中是以一基底上設(shè)置一個(gè)電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)為例的，而實(shí)質(zhì)上，在不同的實(shí)施例中，可以在電磁損耗薄膜上加工不同尺寸的電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)12，使得基底上設(shè)置有多個(gè)不同尺寸的電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)太赫茲波段的電磁調(diào)制，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)12在柔性基底11上是以周期性陣列的方式排布的，即根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的太赫茲超材料可以包括多個(gè)以周期性陣列的方式排布的圖2所示的超材料單元結(jié)構(gòu)。

其中，在一個(gè)實(shí)施例中，在電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)為多個(gè)的情況下，基底可劃分有多個(gè)單元格，并每個(gè)單元格上放置一個(gè)電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)，并且每個(gè)單元格上放置的電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的形狀可以相同或不同。

另外，從圖1、2可以看出，由于在本實(shí)施例中的諧振環(huán)結(jié)構(gòu)為方諧振環(huán)，相應(yīng)的，柔性基底11的尺寸則被設(shè)計(jì)成了正方形結(jié)構(gòu)，柔性基底11的長(zhǎng)度和寬度的尺寸范圍均為320μm～480μm，在本實(shí)施例中，柔性基底11的優(yōu)選長(zhǎng)度Lx＝400μm，優(yōu)選寬度Ly＝400μm，并且，其上表面的尺寸可以容納諧振環(huán)結(jié)構(gòu)，使得諧振環(huán)結(jié)構(gòu)與柔性基底的邊緣存在間隔的空間。

另外，在一個(gè)實(shí)施例中，為了使本發(fā)明的太赫茲超材料實(shí)現(xiàn)對(duì)太赫茲波段的電磁調(diào)制，根據(jù)本發(fā)明是實(shí)施例的基底11可以是柔性基底，且為低介電常數(shù)的基底(介電常數(shù)小于4.5且大于3.8)；而對(duì)于該柔性基底11的組成成分來(lái)說(shuō)，其可以是PI膜，當(dāng)然，其也可以是由其他的柔性材料構(gòu)成，這樣就可 使本發(fā)明的太赫茲超材料能夠附著在任何曲面上，從而使得應(yīng)用本發(fā)明的太赫茲超材料的元件更加廣泛，不受元件形狀的限制，更具應(yīng)用的普遍性；

此外，在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的太赫茲超材料還提供了兩種韌性不同的柔性基底，其中，在一個(gè)實(shí)施例中，該柔性基底的介電常數(shù)的取值范圍為2.8～4.2，柔性基底的損耗角正切的取值范圍為0.0048～0.0072，柔性基底的厚度的取值范圍為60μm～90μm，其中，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該柔性基底的介電常數(shù)為3.5，柔性基底的損耗角正切為0.006，從圖1、2可以看出，該柔性基底的厚度d為75μm；

而在另一個(gè)實(shí)施例中，柔性基底的介電常數(shù)還可以在3.44～5.16范圍內(nèi)，且柔性基底的損耗角正切的取值范圍為0.0032～0.0048，柔性基底的厚度的取值范圍為32μm～48μm，其中，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該柔性基底的介電常數(shù)則為4.3，柔性基底的損耗角正切為0.004，從圖1、2可以看出，柔性基底的厚度為d為40μm。

這樣就可根據(jù)制造的電磁器件的不同需求，使本發(fā)明的太赫茲超材料具備不同的韌性，使得本發(fā)明的太赫茲超材料的應(yīng)用環(huán)境更加廣泛。

另外，對(duì)于本發(fā)明的太赫茲超材料在太赫茲波段(0.1THz～10THz)進(jìn)行電磁調(diào)制時(shí)，影響其電磁調(diào)制功能的因素可以是電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)12的尺寸(例如諧振環(huán)的開(kāi)口情況、具體形狀尺寸等)，也可以是電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)12的方阻，還可以是多個(gè)電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)12在基底11上的周期排布方式(即不同的周期排布方式)，當(dāng)然還可以是上述三種因素的任意組合，也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的太赫茲超材料可以通過(guò)調(diào)整諧振環(huán)結(jié)構(gòu)、構(gòu)成該諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的非金屬電磁損耗薄膜的方阻，以及諧振環(huán)結(jié)構(gòu)在柔性基底上的排布方式來(lái)調(diào)節(jié)太赫茲波段的電磁損耗的頻率和幅度，從而實(shí)現(xiàn)電磁調(diào)整。

綜上所述，借助于本發(fā)明的上述技術(shù)方案，通過(guò)在電磁損耗材料上設(shè)置不同尺寸的諧振環(huán)結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)諧電磁特性的超材料，使得本發(fā)明的基于電磁損耗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的太赫茲超材料具有重量輕、價(jià)格低廉、易于加工的優(yōu)勢(shì)，相比于無(wú)任何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的電磁損耗材料所形成的太赫茲超材料的設(shè)計(jì)，具備損耗可調(diào)節(jié)的優(yōu)勢(shì)，并具備對(duì)太赫茲頻段的電磁調(diào)制的可控性，更加具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。