基于四扇形超材料的电磁吸收特性研究(5)
1.4超材料吸收器的发展
研究者花费大量的工作改变ε和μ的实部来创造负折射率的材料，然而在振荡附近，材料往往显示出较大的振荡损耗，为了有利于电磁波的传播，需要尽量降低振荡损耗。不过也可以利用这种大的振荡损耗现象，设计成一种新型电磁波吸收器，这种吸波器件的优点在于它具有近乎完美的吸收电磁波的能力。比如说近期激发研究者大量研究兴趣的是由超材料制作而成的完美吸收器。当光线投射到材料介质上时会出现三种情况：光线被反射，比如光线照射镜面时；光线被传播，比如光线照射在玻璃窗户上时；最后一种情况就是光线被吸收并转换成热量。这种最新设计的超材料可以确保光线既不被反射，也不在其中传播，而是将光线完全吸收转换成热量，超材料吸收器正是使得这第三种情况得到实现。通过巧妙地操控有效介电常数ε和磁导率μ，吸收就有可能趋于统一。理想的超材料吸收器要能有接近完美的吸收效果以及极化不敏感和全方向可用的特性。为了使得超材料能够提高吸波效果，一方面，要减小电磁波的反射率R，另一方面，要减小电磁波的透射率T。为了减小反射，需要设计和调谐超材料的有效介电常数和有效磁导率保证材料整体的阻抗和外部环境的阻抗相匹配，从而实现了电磁波在入射界面上的无反射现象。为了减小透射，所设计的超常材料的有效介电常数和有效磁导率的虚部数值需要大些，因为虚部的值越大意着材料的损耗能力越大，在电磁波传波途径中，对电磁波的吸收本领就越强，所以在材料设计过程中，需要采用损耗性较强的金属构成振荡单元。自从Landy等人展示论证了一个由开口谐振环、电介质与金属线组成的完美超材料吸收器(如图1.5)[24]之后，超材料吸收器的结构设计与制作有了显著的发展[25–32]。