شبیه‏‏ سازی عددی و مدل‏‏‏‏ سازی مداری یک جاذب فرا-سطح تراهرتز غیر حساس به قطبش بسیار پهن‏ باند

در این مقاله به طراحی یک جاذب بسیار پهن باند مبتنی بر ساختارهای فرا‌سطح، و تحلیل آن با مدل‌سازی عددی اجزاء محدود می‌پردازیم. ساختار این جاذب حاصل از انبارش دو تشدیدگر مربعی بر روی یک لایه فلزی یک‌پارچه از جنس فلز کروم و در درون نوعی پلیمر است که لایه ای از جنس عایق بر روی آن اضافه شده است. این لایه علاوه بر حفظ کروم از اکسید شدن، با اضافه کردن یک کاواک فابری-پرو، پهنای باند جاذب را افزایش می‌دهد. این جاذب دارای پهنای باند نسبی برابر با 150 درصد برای جذب بیشتر از 90 درصد است. همچنین به دلیل تقارن ساختار ارائه شده نسبت به قطبش حساس نیست. برای این ساختار، یک مدل مداری نیز استخراج شده است که نتایج حاصل از آن تطبیق بسیار خوبی با نتایج عددی دارد. این مدل برای کاهش زمان بهینه‌سازی عددی به ما کمک می کند. بر اساس هر دو مدل عددی و مداری و تئوری تطبیق امپدانس، پدیده جذب در ساختار و همچنین اختلاف میان دو مدل به خوبی توضیح داده شده است. همچنین با استفاده از روابط تحلیلی و توزیع میدان مغناطیسی در ساختار، نشان داده‌شده است که پهنای باند جذب، حاصل از زوج شدن مدهای مختلف تشدیدی کاواک فابری-پرو و پلاسمون‌های سطحی است.

Numerical simulation and circuit modeling of an ultra-broadband polarization-insensitiveTerahertz meta-surface

In this article, we have designed and analyzed an ultra-broadband meta-surface Terahertz absorber based on FEM numerical study. This structure consists of two metallic square resonators stacked on a metallic layer made of chromium embedded in a polymer dielectric that a dielectric layer has been added on top of it. This layer besides protecting the chromium layers from oxidation, by adding an excess Fabry-Perot cavity increases the absorber bandwidth. The absorber has a relative bandwidth of 150 percent for 90 percent absorption.besides, this structure is insensitive to the polarization because of its symmetry. For this structure, a circuit model has been extracted which has a good agreement with the numerical model. Based on these two models and impedance-matching theory, the absorption mechanism, and the difference between the two models have been explained well. In addition by using the theoretical relationships and magnetic field distribution in the structure, we have shown that the absorption bandwidth is caused by coupling between different modes of Fabry-Perot resonances and surface plasmon resonances.