[发明专利]太赫兹单频双频滤波通道切换方法及其切换装置

说明书

技术领域

本发明属于太赫兹波检测技术领域，特别涉及一种基于金属平板波导的太赫兹单频双频滤波通道切换方法及其切换装置。

背景技术

太赫兹（THz）波是位于微波和远红外线之间的电磁波。近年来，随着超快激光技术的发展，使得太赫兹脉冲的产生有了稳定、可靠的激发光源，使得人们能够研究太赫兹。在生物医学、安全监测、无损伤探测、天文学、光谱与成像技术以及信息科学等这些领域，太赫兹都有着广泛的应用。对于太赫兹波段的开发和利用是离不开太赫兹功能器件的，太赫兹单频滤波通道装置、太赫兹双频滤波通道装置就是太赫兹应用的一种，也是太赫兹检测领域的重要器件，其发展一直备受重视。

2003年，德国学者A.Christ在“量子电子学和激光科学”（QELS）会议上报道了一维周期性金属表面存在可以传导的表面等离子激元（SPP），从而从理论上指出了利用金属光栅制作波导的可行性，详见“Soc.Am.QELS,1,2003”。接着，2011年，浙江大学Y.G.Ma等人，率先通过理论和实验方法制备出基于单个周期金属光栅结构的单波长分路器和耦合器，为单频双频滤波通道直接的转换提供了可能，详见“Opt.Exp.19(22),21189,2011”。再接着，2012年，俄克拉荷马州立大学的张伟力等报道了利用光刻方法制成U型结构谐振腔，实现了在0.5～0.9THz的双频通道的滤波器，详见“Appl.Phys.A,107,285,2012”。然而，上述这些太赫兹器件仅仅涉及到了太赫兹单频滤波通道或双频滤波通道产生方法，并且，太赫兹的滤波通道数量一旦确定，太赫兹器件就会随之定型确定，根本无法实现单频滤波通道和双频滤波通道之间的切换，因此，无法随之满足太赫兹频段检测技术和太赫兹波段通讯的迅猛发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于金属平板波导能够实现单频滤波通道和双频滤波通道之间切换的太赫兹单频双频滤波通道切换方法及其太赫兹单频双频滤波通道切换装置。

本发明提供的一种太赫兹透射谱中实现单频滤波或双频滤波的太赫兹单频双频滤波通道切换方法，具有这样的特征，具有以下步骤：将第一金属板的一侧面上形成第一凹槽，在第二金属板相对的侧面上设有与第一凹槽尺寸一致的第二凹槽，第一凹槽与第二凹槽相互平行；将第一金属板与第二金属板对向设置在太赫兹时域光谱系统中；调节入射太赫兹波的偏振方向，使入射的太赫兹波含有与第一凹槽和第二凹槽的长度方向一致的分量；采用位移台部在平行的方向上调节第一凹槽的中心轴线和第二凹槽的中心轴线之间的槽轴间距a，使得太赫兹透射谱中形成低频和高频两个明显的滤波峰；槽轴间距a确定后，采用位移台部在与平行相垂直的方向上调节第一金属板与第二金属板之间的板间距d达到初值dx；采用位移台部调节板间距d基于初值dx在上下浮动范围±Δd内进行改变，从而在太赫兹透射谱中单频滤波通道和双频滤波通道之间切换。

在本发明的太赫兹单频双频滤波通道切换方法中，还可以具有这样的特征：其中，在入射的太赫兹波含有与第一凹槽和第二凹槽的长度方向一致的分量时，低阶横电（TE1）模式将在波导中被激发。

在本发明的太赫兹单频双频滤波通道切换方法中，还可以具有这样的特征：其中，第一凹槽和第二凹槽的槽宽w小于3mm；第一凹槽和第二凹槽的槽深h小于3mm。

在本发明的太赫兹单频双频滤波通道切换方法中，还可以具有这样的特征：其中，槽轴间距a是槽宽w的0.25倍至0.75倍。

在本发明的太赫兹单频双频滤波通道切换方法中，还可以具有这样的特征：其中，板间距dx等于太赫兹透射谱中高频滤波峰对应的峰值波长值，调节范围±Δd由电控位移平台上被加载的电压而决定的，电压的电压值和正负可调节。

在本发明的太赫兹单频双频滤波通道切换方法中，还可以具有这样的特征：其中，当板间距d满足dx-Δd<d<dx时，太赫兹透射谱形成双频滤波通道，当板间距d满足dx<d<dx+Δd时，太赫兹透射谱形成单频滤波通道，单频滤波通道为低频滤波通道。