[發明專利]高速太赫茲波調制裝置及其方法

無效

• 申請號: 201210373275.0
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN102902130A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 李九生
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G02F1/355
• 分類號: G02F1/355;H04B10/516
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及太赫茲波應用技術領域，具體涉及一種高速太赫茲波調制裝置及其方法。

背景技術

太赫茲波是指頻率范圍為0.1～10THz，波長范圍為3000～30μm內的介于毫米波與紅外光之間的電磁波。它是宏觀電磁理論向微觀量子理論過渡的區域，也是電子學向光子學的過渡區域，有重要的學術和應用研究價值。太赫茲波在電磁波頻譜中占有很特殊的位置。但長期以來，由于缺乏有效的太赫茲產生和檢測方法，人們對于該波段電磁輻射性質的了解非常有限，以至于該波段被稱為電磁波譜中“太赫茲空隙”(Terahertz?Gap)。目前國際上已經成功研制太赫茲波源和檢測裝置。研究發現太赫茲波作為一種高頻電磁波比X射線更安全，應用于醫學診斷、安全檢查、生物醫學、農業、空間天文學、無損檢測以及太赫茲通信等許多領域。由于太赫茲波的廣泛應用前景，世界各國對于太赫茲波科學技術的研究都極為重視。

由于超快光學、半導體、電子學和微加工等技術的發展，太赫茲波的產生和探測技術逐漸成熟，太赫茲技術也逐漸成為世界范圍內廣泛研究的熱點，目前世界上很多國家都積極地開展太赫茲方面的研究，在國內也掀起了太赫茲研究的浪潮。太赫茲波產生和探測技術的發展，大大促進了太赫茲技術及其應用的發展。在醫療診斷、產品檢測、太赫茲無線通信系統等領域,太赫茲技術都有著廣闊的應用前景。目前的寬帶已越來越無法滿足人們對高速率無線通信的需求，由于太赫茲波在無線傳輸速度上可以達到10Gb/s，比當前寬帶技術要快幾百至一千多倍，因此研發未來的太赫茲波段無線通信系統能夠有效地滿足信息社會對超寬帶高速率的需求，具有廣闊的應用前景和實際價值。

太赫茲波調制裝置是太赫茲通信系統中關鍵器件，不少科學家已開展對太赫茲波調制裝置的研究。但是現有的一些太赫茲波調制裝置結構復雜、制作困難、價格昂貴，響應時間慢，難以調節。因此迫切需要研究出一種結構簡單、體積小、制作方便、響應時間快的太赫茲波調制裝置來滿足太赫茲實際應用的需要。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種高速太赫茲波調制裝置及其方法。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：

高速太赫茲波調制裝置包括太赫茲波輸入端、激光輸入端、太赫茲波輸出端、太赫茲波探測器、半圓柱形高阻硅透鏡、金屬薄膜層和基體；在基體上設有金屬薄膜層，金屬薄膜層上設有半圓柱形高阻硅透鏡，半圓柱形高阻硅透鏡下底面為長方形，半圓柱形高阻硅透鏡下底面與金屬薄膜層相連，太赫茲波從太赫茲波輸入端輸入，在沒有外加激光的條件下，太赫茲波被反射回太赫茲波輸出端，太赫茲波輸出端相應位置設有太赫茲波探測器。

所述的太赫茲波輸入端輸入的太赫茲波的入射角度θ為5°~85°。所述的金屬薄膜層的材料為銀，厚度為0.1μm?~0.5μm。所述的基體為聚合物材料，厚度為100μm?~110μm。

高速太赫茲波調制方法是：當頻率為0.5THz的太赫茲波從太赫茲波輸入端輸入時，在沒有外加激光從激光輸入端輸入的條件下，太赫茲波經過半圓柱形高阻硅透鏡到達金屬薄膜層后，被反射回太赫茲波輸出端，從而能夠被相應的太赫茲波探測器探測；當有外加激光從激光輸入端輸入時，聚合物材料基體的折射率會迅速發生變化，所述裝置的導波諧振頻率發生改變，太赫茲波將在金屬薄膜層和基體之間進行傳輸，不能反射回太赫茲波輸出端，相應的太赫茲波探測器探測不到太赫茲波，從而實現高速太赫茲波調制。

本發明的高速太赫茲波調制裝置具有結構簡單緊湊，體積小、制作方便，響應速度快，易于調節，滿足在太赫茲波成像、產品檢測、太赫茲無線通信系統等領域應用要求。

附圖說明：

圖1是高速太赫茲波調制裝置的立體結構示意圖；

圖2是高速太赫茲波調制裝置的平面結構示意圖；

圖3是歸一化光照強度曲線示意圖；

圖4是太赫茲波探測器探測到的太赫茲波幅值曲線示意圖。

具體實施方式

如圖1~2所示，高速太赫茲波調制裝置，其特征在于包括太赫茲波輸入端1、激光輸入端2、太赫茲波輸出端3、太赫茲波探測器4、半圓柱形高阻硅透鏡5、金屬薄膜層6和基體7；在基體7上設有金屬薄膜層6，金屬薄膜層6上設有半圓柱形高阻硅透鏡5，半圓柱形高阻硅透鏡5下底面為長方形，半圓柱形高阻硅透鏡5下底面與金屬薄膜層6相連，太赫茲波從太赫茲波輸入端1輸入，在沒有外加激光的條件下，太赫茲波被反射回太赫茲波輸出端3，太赫茲波輸出端3相應位置設有太赫茲波探測器4。