一種超材料的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電磁通信領域，更具體地，涉及一種超材料。
【背景技術】
[0002]太赫茲波段(Terahertz，THz)，是指頻率位于0.1THz-lOTHz范圍內的電磁波，其波長覆蓋3mm-30 μ m，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，相對于這兩個波段，太赫茲技術發展只有二三十年時間，理論和應用相對滯后，在電磁波譜中，也被成為“太赫茲空隙”。太赫茲技術可以給通信、天文觀測、雷達探測、公共安全、醫學成像、基因檢查等領域帶來重要技術革新，近年來受到了科學界和產業界的極大關注。
[0003]太赫茲技術目前受到太赫茲發生源、探測器以及功能器件的制約，尚未得到大規模應用。由于太赫茲波長非常短，導致其器件尺寸相對微波器件而言要小很多，是微波器件的百分之幾的量級，因此器件加工困難，成本高昂。目前大部分太赫茲器件都是采用光刻方法得到，樣件尺寸小，成品率不高，極大制約了太赫茲技術的研究和應用。
[0004]針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
【實用新型內容】
[0005]針對現有技術中的太赫茲器件的加工困難，成本高昂的問題，本實用新型提供了一種包括單層超材料層的超材料。
[0006]本實用新型提供的超材料包括單層超材料層，單層超材料層包括介質基底、附著在介質基底上的導電幾何結構層以及穿透導電幾何結構層設置的至少一個通孔單元，通孔單元包括在平面二維方向并列排布的不同尺寸的兩對通孔，且每個通孔的中心為等間距排布。
[0007]在上述超材料中，通孔是不同尺寸的兩對方孔。
[0008]在上述超材料中，兩對方孔的長的取值范圍分別為240 μπι?360 μπι以及160 μπι?240 μm，兩對方孔的寬的取值范圍均為40 μπι?60 μπι。
[0009]在上述超材料中，通孔是不同尺寸的兩對圓孔。
[0010]在上述超材料中，兩對圓孔的半徑的取值范圍分別是120μπι?180 μπι以及20 μ m ~ 30 μ mD
[0011]在上述超材料中，通孔包括一對圓孔和一對方孔。
[0012]在上述超材料中，圓孔的通孔半徑的取值范圍為20 μπι?30 μm，方孔的長的取值范圍為240 μ m?360 μ m且方孔的寬的取值范圍為60 μ m?240 μ m。
[0013]在上述超材料中，將每個通孔單元以及通孔單元所在的導電幾何結構層的部分定義為一個導電幾何結構單元，導電幾何結構單元的結構周期為Lx = Ly，且Lx與Ly的取值范圍均為640?960 μ m。
[0014]在上述超材料中，導電幾何結構層的面積占介質基底的面積的5%?30%。
[0015]在上述超材料中，導電幾何結構層的面積占介質基底的面積的22.69%。
[0016]在上述超材料中，導電幾何結構層的厚度為6 μπι至25 μπι。
[0017]在上述超材料中，導電幾何結構層的厚度為18 μπι。
[0018]在上述超材料中，介電基底的厚度為6 μ m至75 μ m。
[0019]在上述超材料中，介電基底的厚度為40 μπι。
[0020]在上述超材料中，導電幾何結構層通過真空層壓附著在介質基底上。
[0021 ] 在上述超材料中，導電幾何結構層由電磁損耗材料制成。
[0022]在上述超材料中，電磁損耗材料包括鐵氧體。
[0023]在上述超材料中，介電基底的材料由碳制成。
[0024]在上述超材料中，介電基底是耐燃材料等級為FR4的介電基底。
[0025]在上述超材料中，介電基底的介電常數的取值范圍為3.2?5.2，損耗正切的取值范圍為 0.0032 ?0.0048。
[0026]本實用新型提供的超材料是利用在同一層電磁損耗材料上的不同尺寸的具有電磁耗損材料的微結構，通過不同微結構的耦合疊加來調節微結構結構參數，以此在太赫茲范圍內實現多諧振或者寬諧振。同時，單層超材料層構成的超材料具有重量輕、價格低廉、易于加工的優勢，相比多層材料的設計，能夠節省成本，從而有效地解決了現有技術中的太赫茲器件的加工困難，成本高昂的問題，更加具有實際應用價值。
【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1A是根據本實用新型的實施例1的超材料是單層混合型電磁損耗材料方孔材料的結構示意圖；
[0029]圖1B是圖1A中的超材料沿著穿過方孔的直線而獲取的截面圖。
[0030]圖2Α是根據本實用新型的實施例2的超材料是單層混合型電磁損耗材料圓孔材料的結構示意圖；
[0031]圖2Β是圖2Α中的超材料沿著穿過圓孔的直線而獲取的截面圖。
[0032]圖3Α是根據本實用新型的實施例2的超材料是單層混合型電磁損耗材料圓孔方孔結合材料的結構示意圖；
[0033]圖3Β是圖3Α中的超材料沿著穿過方孔的直線而獲取的截面圖。
【具體實施方式】
[0034]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0035]本實用新型提供了一種超材料，包括單層超材料層，該單層超材料層包括介質基底、附著在介質基底上的導電幾何結構層以及穿透導電幾何結構層設置的至少一個通孔單元，該通孔單元包括在平面二維方向并列排布的不同尺寸的兩對通孔，且每個所述通孔的中心為等間距排布，即四個通孔處于同一個正方形的四個頂點上。本實用新型提供的超材料為單層混合型結構電磁損耗型太赫茲材料，通過利用不同尺寸的導電幾何結構相結合，通過調節導電幾何結構參數，來實現多諧振頻率。
[0036]在優選的實施例中，兩對通孔的通孔中心分別處于同一個正方形的四個頂點上。在優選的實施例中，兩對通孔是并列排布的不同尺寸的兩對方孔，兩對方孔的長的取值范圍分別為240 μ m?360 μ m以及160 μ m?240 μ m，兩對方孔的寬的取值范圍均為40 μ m?60 μ m，優選地，兩對方孔的尺寸分別是300 μ mX 50 μ m以及200 μ mX 50 μ m。在一些優選實施例中，兩對通孔是并列排布的不同尺寸的兩對圓孔，兩對圓孔的半徑的取值范圍分別是120μπι?180 μπι以及20 μπι?30 μ??，優選地，兩對圓孔的半徑分別是150 μπι以及25 μ mo在另一些優選實施例中，兩對通孔是并列排布的一對方孔和一對圓孔，其中，圓孔的通孔半徑的取值范圍為20 μ???30 μm，方孔的長的取值范圍為240 μ???360 μm且方孔的寬的取值范圍為60 μπι?240 μπι，優選地圓孔的通孔半徑為25 μm，方孔的半徑尺寸為300 μ mX 50 μ mo其中，在上述各個實施例中，每對通孔中的兩個通孔都具有相同的尺寸。
[0037]在優選的實施例中，將每個通孔單元以及通孔單元所在的導電幾何結構層的部分定義為一個導電幾何結構單元，導電幾何結構單元的結構周期優選為Lx = Ly = 800 μπι。在優選的實施例中，導電幾何結構層的占空比為5 %?30 %，S卩，導電幾何結構層的面積占介質基底面積的5%?30%，優選地，導電幾何結構層的占空比為22.69%，使得超材料能夠更好的實現對諧振峰的調節。在優選的實施例中，導電幾何結構層的厚度為6 μ m至25 μ m，優選地，導電幾何結構層的厚度為18 μm，使得超材料能夠更好的實現對諧振峰的調節。在優選的實施例中，介電基底的厚度為6 μ m至25 μ m，優選地，介電基底的厚度為20 μ m，使得超材料可以在太赫茲范圍內實現電磁調制功能。
[0038]在優選的實施例中，導電幾何結構層通過真空層壓附著在介質基底上。在優選的實施例中，導電幾何結構層由電磁損耗材料制成，該電磁損耗材料包括鐵氧體。在優選的實施例中，介電基底的材料由碳制成。介電基底是耐燃材料等級為FR4介電基底，在優選的實施例中，介電基底的介電常數的取值范圍為3.2?5.2，損耗正切的取值范圍為0.0032?0.0048。
[0039]本實用新型的所提供的超材料的有益效果至少在于以下(I)至(3):
[0040](I)本實用新型提供的超材料是一種太赫茲波段單層混合結構材料，可以實現不同結構產生的諧振峰的疊加，擴展帶寬。
[0041](2)本實用新型提供的超材料是一種阻抗材料，可以通過電磁損耗材料結構的類型和占空比實現對諧振峰的調節。
[0042](3