本发明涉及一种超宽带吸收可切换偏振无关吸波器，属于太赫兹吸波器领域。本发明针对现有吸波器吸收带宽窄、调制深度低等缺点，利用二氧化矾的电导率随温度变化的特性，实现吸收率的可调。
背景技术：
1、超材料是含有亚波长结构的人工工程材料，其具有负折射率，负介电常数的特性，这些特性引起了人们的特别关注。近年来基于超材料制备了如谐振器、超透镜、吸波器等器件。传统吸波器件工作带宽窄、不可调制等缺点，已不适用实际应用需要，可调谐加宽带是吸波器件目前的方向。近年来，诸如基于石墨烯、光导硅、二氧化矾和液晶等材料制备的吸波器件，可以实现工作范围的动态调控，为吸波器的发展提供新的思路。
2、二氧化矾材料在太赫兹波段表现出优异的光学和电学可变性，可通过温度调制以实现材料特性由绝缘态转变为金属态，相较于石墨烯需要外加电压的调控，二氧化矾通过简单地改变外在温度来实现可调功能，更加灵活与简单。且二氧化矾的相变温度在341k左右，略高于室温，几乎不限制在实验室和实际环境中的应用。
3、2020年song等人通过简单结构互补的二氧化矾和金十字结构，在太赫兹波段实现了宽带可调与窄带可切换的吸波器件。同年，huang等人优化器件结构，以二氧化矾方形环阵列，更简单地实现吸收带宽的可调，通过改变环的尺寸，可实现工作带宽的转移。因此，设计可调谐的宽带二氧化矾基吸波器具有重要的学术意义和应用价值。
4、本发明提供了一种超宽带吸收可切换偏振无关吸波器。该结构利用二氧化矾在太赫兹波段上局域表面等离子体激元特性，在吸收光谱中呈现强烈的局域等离子体共振。通过调节十字结构的臂长与臂宽，可实现吸收带宽的拓展与压缩，通过调节二氧化矾的电导率，可实现有效调节吸收峰，实现完美吸收与完全反射。因此，本文提出的结构具有良好的动态可调能能力，为吸波器的设计提供一种新策略。
技术实现思路
1、本发明目的在于提供一种超宽带吸收可切换偏振无关吸波器，其结构简单，易于制备。
2、本发明通过以下技术方案实现：
3、一种超宽带吸收可切换偏振无关吸波器，如图1(a)所示，吸波器自下而上分别是金属电极(1)、sio2构成的电介质层(2)，二氧化矾结构层(3)。所述底层金属发射层是金，厚度大于入射波的趋附深度，使整个结构的透射率为0，所述介质层是sio2，相对介电常数为2.13，所述二氧化矾薄膜由十字交叉臂，四个等腰三角形组成的多边体构成。
4、二氧化矾单元结构如图1(b)所示，其中l1为22.5μm、l2为16μm，臂宽为w为1.5μm，吸波器单元的周期为p，固定为35μm，十字结构参数均通过fdtd参数优化选出。
5、所述二氧化矾薄膜介电常数可由drude模型描述，其公式为：
6、
7、式中，介电常数ε∞＝12，碰撞频率γ＝5.75×1013rad/s，ωp为等离子频率，σ为电导率，ωp和σ的关系为：
8、
9、式中，σ0＝3×105rad/s，
10、平面光源从z方向垂直入射，其中x、y方向均为周期性边界条件，z方向设为完美匹配层(pml)。
11、与现有技术相比，本发明的优点：
12、研究发现，本发明设计的结构相较于其他结构吸波器结构而言，可实现多波段可调吸收，具体是指改变十字结构的长度或宽度可以实现带宽的扩展与压缩，结构简单可灵活设置，并且可以通过改变温度的方式改变二氧化矾的电导率实现吸收峰的可调性。
1.一种超宽带吸收可切换偏振无关吸波器，如图1(a)所示，其特征在于，所述吸波器单元设置由3层结构，吸波器自下而上分别是金属层(1)、sio2构成的电介质层(2)、vo2结构层(3)。
2.根据权利要求1所述的一种超宽带吸收可切换偏振无关吸波器，如图1(b)所示，其特征在于：吸波器单元的周期为p，固定为35μm，等腰直角三角形的边长是l1的一半，l1为22.5μm，十字结构臂长l2为16μm，臂宽w为1.5μm；单元结构尺寸参数均通过fdtd优化选出，方法为：固定vo2的电导率为2×105s/m，对vo2十字结构参数(l2、w)及介质层厚度d进行优化，分析不同尺寸单元结构的吸收率与吸收带宽后选出最优方案，最终选出的单元结构吸收谱见图2。
3.根据权利要求1所述的一种超宽带吸收可切换偏振无关吸波器，其特征在于：介质层(2)采用sio2材料，相对介电常数为2.13，介质层厚度h2固定为9μm。
4.根据权利要求1所述的一种超宽带吸收可切换偏振无关吸波器，其特征在于：所述基底(3)采用金材料，所述金材料的等离子体频率为1.37×1016rad/s，碰撞频率为1.23×1014rad/s，厚度h1固定为16μm。
5.根据权利要求1所述的一种超宽带吸收可切换偏振无关吸波器，其特征在于：通过调节vo2的电导率可实现超宽带吸收与完全反射的动态调控，如图3所示。
6.根据权利要求1所述的一种超宽带吸收可切换偏振无关吸波器，其特征在于：固定vo2的电导率为2×105s/m，调节十字结构的长度l2和宽度w，吸波器可以在保持高吸收率的同时动态调节吸收带宽，如图4(a)、图4(b)所示。
7.根据权利要求1所述的一种超宽带吸收可切换偏振无关吸波器，其特征在于：固定vo2的电导率为2×105s/m，调节sio2介质层的厚度d，吸波器可以动态调节吸收带宽，如图4(c)所示。
