[发明专利]光控太赫兹波高速开关装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹波应用技术领域，具体涉及一种光控太赫兹波高速开关装置及其方法。

背景技术

太赫兹波是指频率在0.1～10THz，波长为3000～30μm范围内的电磁波。它在长波段与毫米波相重合，而在短波段与红外线相重合。太赫兹波在电磁波频谱中占有很特殊的位置。由于在相当长时间里太赫兹波源的问题未能很好解决，人们对于该波段电磁辐射性质的了解非常有限，太赫兹波科学技术的发展受到很大的限制，以至于该波段被称为电磁波谱中的“太赫兹空隙”(Terahertz Gap)，从而使其应用潜能未能发挥出来。目前国际上已经成功研制太赫兹波源和检测装置。研究发现太赫兹波作为一种高频电磁波比X射线更安全，应用于医学诊断、安全检查、生物医学、农业、空间天文学、无损检测以及太赫兹通信等许多领域。由于太赫兹波的广泛应用前景，世界各国对于太赫兹波科学技术的研究都极为重视。

太赫兹波产生和探测技术的发展，大大促进了太赫兹技术及其应用的发展。在医疗诊断、环境监测、宽带移动通讯、天文等领域,太赫兹技术都有着广阔的应用前景。在应用太赫兹技术解决实际问题时 太赫兹波导、开关等功能性器件是实现整个系统功能所必不可少的器件。但太赫兹波的功能器件是太赫兹波科学技术应用中的重点和难点，国内外对于太赫兹波的功能器件研究也已逐渐展开。现有的太赫兹波功能器件还很少，通常它们结构复杂、体积较大、价格昂贵，因此小型化、紧凑化的太赫兹波器件是太赫兹波技术应用的关键。

太赫兹波开关是一种非常重要的太赫兹波功能器件，其在太赫兹波成像、太赫兹波医学诊断、太赫兹波通信、太赫兹波空间天文学等太赫兹波应用领域都有着广阔的应用前景，但是现有的太赫兹波开关结构复杂、制作困难、价格昂贵，损耗大，响应速度慢。因此迫切需要研究出一种结构简单、制作方便、响应速度快的太赫兹波开关来满足太赫兹实际应用的需要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种光控太赫兹波高速开关装置及其方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

光控太赫兹波高速开关装置包括太赫兹波输入端、激光输入端、N×N个结构单元，N为自然数；N×N个结构单元周期排列在与太赫兹波输入方向垂直的平面上，结构单元包括金属结构层、基体和金属薄膜层，金属结构层与基体相连，金属结构层由一个X型金属件和四个T型金属件组成，X型金属件垂直相交于金属结构层的中心位置，四个T型金属件端部分别与X型金属件的四个端点相连，基体的另一侧与金属薄膜层相连。

所述的周期排列的N×N个结构单元的正视图为正方形，正方形边长为170μm ~180μm。所述的金属结构层的材料为金，厚度为0.8μm ~1.0μm。所述的基体为聚合物材料，厚度为105μm ~110μm。所述的金属薄膜层的材料为金，厚度为0.8μm ~1.0μm。所述的X型金属件的长为68μm ~70μm，宽为12μm ~13μm； T型金属件的长为68μm ~70μm，宽为54μm ~56μm，金属线宽为8μm ~9μm。

光控太赫兹波高速开关方法是：当太赫兹波从太赫兹波输入端输入时，在没有外加激光从激光输入端输入的条件下，频率为1.349THz的太赫兹波被N×N个结构单元吸收，没有反射。当有外加激光从激光输入端输入时，由于聚合物材料基体的kerr效应，聚合物材料基体的折射率会迅速发生变化，所述装置的吸收峰对应的频率值发生改变，之前被吸收的频率为1.349THz的太赫兹波反射回太赫兹波输入端，由无外加激光输入到有外加激光输入，使频率为1.349THz的太赫兹波由无反射到全部反射，实现了光控太赫兹波高速开关的断通。

本发明的光控太赫兹波高速开关装置具有结构简单紧凑，制作方便，响应速度快，调节方便，满足在太赫兹波成像、医学诊断、环境监测、宽带移动通信等领域应用要求。

附图说明：

图1是光控太赫兹波高速开关装置的结构单元示意图；

图2是光控太赫兹波高速开关装置的金属结构层示意图；

图3是光控太赫兹波高速开关装置的正视图；

图4是光控太赫兹波高速开关装置在不同强度的激光照射条件下的吸收曲线图。

具体实施方式