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太赫兹频率范围内用于太阳能采集的超材料

吸收器的设计与优化

NafisaAnjum,andAlokKumarPaul

Dept.ofElectricalElectronicEngineering(EEE),

RajshahiUniversityofEngineeringTechnology,Bangladesh

Emails:nafisaanjum9999@,alok@eee.ruet.ac.bd

摘要—本研究强调了设计和全面分析一种高性能的三层超极有效电磁吸收器的发展是超材料最重要的应用

本材料吸收器，该吸收器专为太赫兹（THz）频段范围内的太阳能之一。这些吸收器被设计用来在特定的频率范围内收

收集而定制。所提出的吸收器采用了金（Au）、二氧化钒（VO2）集和耗散入射的电磁波。它们通过优化次波长共振结

译和二氧化硅（SiO2），以在整个广泛的光谱范围内实现接近单

构的阻抗匹配来实现这一目标，从而减少反射并最大

中位的吸收。该设计经过优化，利用了这些材料的独特光学和等

2离子体特性，从而在THz范围内有效吸收太阳辐射。吸收器具化吸收[3]。超材料吸收器中元件的确切几何排列主

v有宽达3.00THz的吸收带宽，覆盖从2.414THz到5.417要决定了其性能，提供几乎100%的吸收率和宽工作

4THz的频率范围，并且峰值吸收接近99%。这一范围使其成带宽。

5

6为改善太阳能转换效率的一个极其有效的替代方案。该吸收器基于超材料的太阳能吸收器作为一种有望提高太

5表现出偏振不敏感性，确保在不同入射角度下性能一致。进行

1阳能采集效率的技术已经崭露头角。通过利用精心设

.了理论模拟以优化超材料的几何配置和材料组成，强调了SiO2

0计的纳米结构，这些吸收器在宽广的光谱范围内展示

1作为电介质间隔物以及VO2可调特性的基本功能，这些特性

4有助于动态吸收调节。这些发现突出了该吸收器在先进太阳能了卓越的捕获和转换太阳辐射的效率[4]。在几个操作

2收集设备中的潜力。频率范围中，太赫兹（THz）频谱——大约涵盖0.1到

:

vIndexTerms—超材料，吸收器，太赫兹，太阳能采集，10THz——受到了广泛关注。在这个频谱下工作，超材

i

x宽频带，偏振不敏感。料显示了显著的波-物质相互作用，使吸收非常有效。

r

a因此，太赫兹超材料吸收器对于传感、成像和能量采

I.介绍集[4]十分有用。

这项工作介绍了一种宽带超材料吸收器，特别适

人工工程复合材料，即超材料，表现出自然材料用于太赫兹太阳能采集。所提出的吸收器具有多层结

中不存在的独特电磁特性。这些材料提供了对电磁波、构，由二氧化钒（VO2）、金（Au）和二氧化硅（SiO2）

声信号和多种物理事件的超越控制；它们的结构排列组成。这些组件经过精心布置以最大化吸收能力。本研

而不是基本组成定义了它们。自20世纪末和21世纪究试图通过详尽的数值模拟和理论研究来确认高性能

初其理论构想及后来的实际应用以来，超材料在光学、超材料吸收器在太赫兹应用中的可行性和实际实施。

电信和声学等多个领域引起了广泛关注。[1].