基于线性电路的伪波形选择性超表面吸收器

作者：邢瑞; 程用志^*; 罗辉; 陈浮; 李享成^*

来源：激光与光电子学进展, 2024, 1-13.

• 超表面
• 波形选择性
• 集总电阻
• 方环形谐振器
• 连续波

超表面吸收器（metasurface absorber,MA）能吸收电磁波的能量，减少信号的反射或透射，在保护敏感电子器件免受电磁（electromagnetic, EM）干扰方面具有重要作用。本文提出了一种基于方环形谐振器结构加载集总电阻的伪波形选择性超表面吸收器（pseudo-waveform-selective metasurface absorber, PWSMA），能够模拟非线性电路MA的波形选择特性，在同一工作频率实现连续波或长脉冲信号的强吸收超短脉冲的低吸收特性。设计的PWSMA基本单元由表层金属方环形谐振器结构加载集总电阻，中间介质隔离层和底部接地层组成。结果表明该PWSMA对连续波在3.3 GHz吸收率可达98.6%，而对应同频率下脉冲宽度为0.5ns的超短脉冲吸收率只有43.9%，具有显著的连续波选择性吸收性能。这种基于线性MA的波形选择响应特性主要源于谐振器结构的色散行为，而不是非线性电路结构的全波整流和频率转换特性。PWSMA吸收率随着脉冲宽度的增大显著增强，当脉冲宽度增大到100ns以上时，脉冲波吸收率达到98.3%，在整个频率范围内与连续波相近。另外，PWSMA对脉冲波和连续波吸收范围都不可能超过Rozanov极限。进一步结果表明：通过改变电阻值可以显著调节PWSMA连续波和脉冲信号吸收特性。

• 单位
  武汉科技大学