Metamaterial-Terahertzgerät mit Temperaturregelungsfunktion, das perfekte Absorption und vollständige Reflexionsumwandlung im Ultrabreitband erreichen kann.

Zusammenfassung Das Feld der Terahertzgeräte ist in der Terahertztechnologie wichtig. Die meisten der aktuellen Geräte haben jedoch eine begrenzte Funktionalität und eine schlechte Leistung. Um die Geräteleistung zu verbessern und Multifunktionalität zu erreichen, haben wir ein Terahertzgerät entwickelt, das auf einer Kombination von VO 2 und Metamaterialien basiert. Dieses Gerät kann mithilfe der Phasenübergangseigenschaften von VO 2 abgestimmt werden, das in der dreilagigen Struktur des Geräts zusammen mit SiO 2 und Au enthalten ist. Das Terahertzgerät zeigt verschiedene vorteilhafte Eigenschaften, darunter Breitbandabdeckung, hohe Absorptionsfähigkeit, dynamische Abstimmungsfähigkeit, einfaches strukturelles Design, Polarisationsunempfindlichkeit und Unempfindlichkeit gegenüber dem Einfallswinkel. Die Simulationsergebnisse zeigten, dass durch die Kontrolle der Temperatur das Terahertzgerät einen thermischen Modulationsbereich der spektralen Absorption von 0 bis 0,99 erreichte. Bei 313 K zeigte das Gerät eine vollständige Reflexion von Terahertz-Wellen. Mit steigender Temperatur erhöhte sich auch die Absorptionsrate. Als die Temperatur 353 K erreichte, überstieg die Absorptionsrate des Geräts 97,7 % im Bereich von 5–8,55 THz. Diese Studie verwendete die effektive Mediumtheorie, um die Korrelation zwischen Leitfähigkeit und Temperatur während des Phasenübergangs von VO 2 zu erläutern. Gleichzeitig wurde die Variation der Geräteleistung weiter erläutert, indem die Intensitätsverteilung des elektrischen Feldes an der Geräteoberfläche bei unterschiedlichen Temperaturen analysiert und dargestellt wurde. Darüber hinaus wurde der Einfluss verschiedener Strukturparameter auf die Geräteleistung untersucht, was wertvolle Einblicke und Vorschläge für die Auswahl geeigneter Parameterwerte in praktischen Anwendungen bietet. Diese Eigenschaften machen das Gerät vielversprechend für Anwendungen in der Tarntechnologie, Energieerzeugung, Modulation und anderen verwandten Bereichen, wodurch sein erhebliches Potenzial unter Beweis gestellt wird.