太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法及其切換裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法及其切換裝置，其特征在于，具有以下步驟：將第一金屬板上形成第一凹槽，在第二金屬板相對側(cè)面上設(shè)有尺寸一致的第二凹槽，兩個(gè)凹槽相互平行；都設(shè)置在太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)中；調(diào)節(jié)入射太赫茲波的偏振方向使之含有與第一凹槽和第二凹槽的長度方向一致的分量，此時(shí)低階橫電（TE1）模式將在波導(dǎo)中被激發(fā)；采用水平位移臺(tái)部調(diào)節(jié)兩個(gè)凹槽的中心軸線之間的槽軸間距a，太赫茲透射譜中形成明顯的高頻和低頻雙濾波通道；槽軸間距a確定后，采用豎直位移臺(tái)部調(diào)節(jié)板間距d，使之等于高頻濾波通道對應(yīng)的諧振波長dx；采用位移臺(tái)部在dx上下Δd范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)單雙頻濾波通道之間的轉(zhuǎn)換。
【專利說明】太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法及其切換裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太赫茲波檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于金屬平板波導(dǎo)的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法及其切換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲(THz)波是位于微波和遠(yuǎn)紅外線之間的電磁波。近年來，隨著超快激光技術(shù)的發(fā)展，使得太赫茲脈沖的產(chǎn)生有了穩(wěn)定、可靠的激發(fā)光源，使得人們能夠研究太赫茲。在生物醫(yī)學(xué)、安全監(jiān)測、無損傷探測、天文學(xué)、光譜與成像技術(shù)以及信息科學(xué)等這些領(lǐng)域，太赫茲都有著廣泛的應(yīng)用。對于太赫茲波段的開發(fā)和利用是離不開太赫茲功能器件的，太赫茲單頻濾波通道裝置、太赫茲雙頻濾波通道裝置就是太赫茲應(yīng)用的一種，也是太赫茲檢測領(lǐng)域的重要器件，其發(fā)展一直備受重視。
[0003]2003年，德國學(xué)者A.Christ在“量子電子學(xué)和激光科學(xué)”(QELS)會(huì)議上報(bào)道了一維周期性金屬表面存在可以傳導(dǎo)的表面等離子激元(SPP)，從而從理論上指出了利用金屬光柵制作波導(dǎo)的可行性，詳見“Soc.Am.QELS, I, 2003”。接著，2011年，浙江大學(xué)Y.G.Ma等人，率先通過理論和實(shí)驗(yàn)方法制備出基于單個(gè)周期金屬光柵結(jié)構(gòu)的單波長分路器和耦合器，為單頻雙頻濾波通道直接的轉(zhuǎn)換提供了可能，詳見“Opt.Exp.19 (22)，21189，2011”。再接著，2012年，俄克拉荷馬州立大學(xué)的張偉力等報(bào)道了利用光刻方法制成U型結(jié)構(gòu)諧振腔，實(shí)現(xiàn)了在0.5~0.9THz的雙頻通道的濾波器，詳見“Appl.Phys.A, 107，285，2012”。然而，上述這些太赫茲器件僅僅涉及到了太赫茲單頻濾波通道或雙頻濾波通道產(chǎn)生方法，并且，太赫茲的濾波通道數(shù)量一旦確定，太赫茲器件就會(huì)隨之定型確定，根本無法實(shí)現(xiàn)單頻濾波通道和雙頻濾波通道之間的切換，因此，無法隨之滿足太赫茲頻段檢測技術(shù)和太赫茲波段通訊的迅猛發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

`[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于金屬平板波導(dǎo)能夠?qū)崿F(xiàn)單頻濾波通道和雙頻濾波通道之間切換的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法及其太赫茲單頻雙頻濾波通道切換
>J-U ρ?α裝直。
[0005]本發(fā)明提供的一種太赫茲透射譜中實(shí)現(xiàn)單頻濾波或雙頻濾波的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法，具有這樣的特征，具有以下步驟:將第一金屬板的一側(cè)面上形成第一凹槽，在第二金屬板相對的側(cè)面上設(shè)有與第一凹槽尺寸一致的第二凹槽，第一凹槽與第二凹槽相互平行；將第一金屬板與第二金屬板對向設(shè)置在太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)中；調(diào)節(jié)入射太赫茲波的偏振方向，使入射的太赫茲波含有與第一凹槽和第二凹槽的長度方向一致的分量；采用位移臺(tái)部在平行的方向上調(diào)節(jié)第一凹槽的中心軸線和第二凹槽的中心軸線之間的槽軸間距a，使得太赫茲透射譜中形成低頻和高頻兩個(gè)明顯的濾波峰；槽軸間距a確定后，采用位移臺(tái)部在與平行相垂直的方向上調(diào)節(jié)第一金屬板與第二金屬板之間的板間距d達(dá)到初值dx ;采用位移臺(tái)部調(diào)節(jié)板間距d基于初值dx在上下浮動(dòng)范圍± △ d內(nèi)進(jìn)行改變，從而在太赫茲透射譜中單頻濾波通道和雙頻濾波通道之間切換。
[0006]在本發(fā)明的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法中，還可以具有這樣的特征:其中，在入射的太赫茲波含有與第一凹槽和第二凹槽的長度方向一致的分量時(shí)，低階橫電(TEl)模式將在波導(dǎo)中被激發(fā)。
[0007]在本發(fā)明的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法中，還可以具有這樣的特征:其中，第一凹槽和第二凹槽的槽寬w小于3mm ;第一凹槽和第二凹槽的槽深h小于3mm。
[0008]在本發(fā)明的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法中，還可以具有這樣的特征:其中，槽軸間距a是槽寬w的0.25倍至0.75倍。
[0009]在本發(fā)明的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法中，還可以具有這樣的特征:其中，板間距dx等于太赫茲透射譜中高頻濾波峰對應(yīng)的峰值波長值，調(diào)節(jié)范圍± △ d由電控位移平臺(tái)上被加載的電壓而決定的，電壓的電壓值和正負(fù)可調(diào)節(jié)。
[0010]在本發(fā)明的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法中，還可以具有這樣的特征:其中，當(dāng)板間距d滿足dX-Ad〈d〈dX時(shí)，太赫茲透射譜形成雙頻濾波通道，當(dāng)板間距d滿足dx〈d〈dx+A d時(shí)，太赫茲透射譜形成單頻濾波通道，單頻濾波通道為低頻濾波通道。
[0011]另外，本發(fā)明還提供了一種太赫茲透射譜中單頻雙頻濾波通道切換裝置，具有這樣的特征，包括:第一金屬板，在底側(cè)面上設(shè)有第一凹槽；第二金屬板，在與底側(cè)面相對的頂側(cè)面上設(shè)有與第一凹槽尺寸一致的第二凹槽；以及位移臺(tái)部，調(diào)節(jié)第一凹槽和第二凹槽之間的水平相對位置，使得第一凹槽的中心軸線和第二凹槽的中心軸線之間互相平行且具有一定的槽軸間距a，且調(diào)節(jié)第一金屬板和第二金屬板之間具有的板間距d達(dá)到初值dx，其中，太赫茲的偏振方向含有與第一凹槽和第二凹槽的長度方向一致的分量，太赫茲在第一金屬板和第二金屬板的板間距d中形成低階橫電模式，位移臺(tái)部調(diào)節(jié)板間距d基于初值dx在上下浮動(dòng)范圍土 Ad內(nèi)變動(dòng)，在太赫茲透射譜中形成為單頻濾波通道或雙頻濾波通道。
[0012]在本發(fā)明的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置中，還可以具有這樣的特征:其中，低階橫電模式的太赫茲波的頻率范圍為0.01THz至ITHz。
[0013]在本發(fā)明的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置中，還可以具有這樣的特征:其中，第一凹槽和第二凹槽內(nèi)填充:非導(dǎo)電的氣體、液體、膠體及粉末中的任意一種，第一金屬板和第二金屬板為鋁、銅、銀、鐵、鎳、鈦、金、鋅及其合金中的任意一種。
[0014]在本發(fā)明的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置中，還可以具有這樣的特征:其中，第一金屬板被固定，第二金屬板設(shè)置在位移臺(tái)部上，位移臺(tái)部包括水平位移臺(tái)、豎直位移臺(tái)，及基于壓電陶瓷的垂直電控系統(tǒng)，該垂直電控系統(tǒng)基于正負(fù)電壓來移動(dòng)第二金屬板以調(diào)節(jié)板間距d。
[0015]發(fā)明的作用和效果
[0016]根據(jù)本發(fā)明所涉及的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法及其太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置，首先使得太赫茲的偏振方向含有與第一凹槽和第二凹槽的所延伸長度方向一致的分量，低階橫電(TEl)模式將在波導(dǎo)中被激發(fā)，通過位移臺(tái)部的調(diào)節(jié)，第一金屬板和第二金屬板上的第一凹槽的中心軸線和第二凹槽的中心軸線之間平行且產(chǎn)生槽軸間距a，在太赫茲透射譜中產(chǎn)生了明顯的雙頻濾波通道，接著通過位移臺(tái)部的調(diào)節(jié)，使板間距d等于高頻濾波峰對應(yīng)的諧振波長，然后通過垂直電控位移平臺(tái)以dx為中心，在一定調(diào)節(jié)范圍± Ad內(nèi)上下快速移動(dòng)金屬板從而改變板間距d，實(shí)現(xiàn)單頻濾波通道和雙頻濾波通道之間切換，因此，本發(fā)明能夠提供一種基于金屬平板波導(dǎo)的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法及其太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置，這樣相當(dāng)于提供了可人為控制的通道數(shù)量，這不僅對太赫茲通信還是對太赫茲檢測都有著極大意義，可由此預(yù)見單頻雙頻濾波通道切換技術(shù)會(huì)得到快速發(fā)展。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法的步驟圖；
[0018]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例中太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明的實(shí)施例中第一金屬板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是本發(fā)明的實(shí)施例中第二金屬板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5是本發(fā)明的實(shí)施例中調(diào)節(jié)板間距d為610 μ m時(shí)透射電磁波數(shù)據(jù)的傳輸特性效果不意圖；
[0022]圖6是本發(fā)明的實(shí)施例中調(diào)節(jié)板間距d為670 μ m時(shí)透射電磁波數(shù)據(jù)的傳輸特性效果不意圖；
[0023]圖7是本發(fā)明的實(shí)施例中調(diào)節(jié)板間距d為740 μ m時(shí)透射電磁波數(shù)據(jù)的傳輸特性效果不意圖；以及
[0024]圖8是本發(fā)明的實(shí)施例中調(diào)節(jié)板間距d為780 μ m時(shí)透射電磁波數(shù)據(jù)的傳輸特性效果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0026]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例中太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]如圖2所示，在本實(shí)施例中，提供了一種太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置100用于接受太赫茲波的入射，該太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置100包括:本體支架11、第一金屬板12、第二金屬板13以及位移臺(tái)部14。
[0028]第一金屬板12固定于本體支架11上，第一金屬板12、第二金屬板13相對向設(shè)置，第二金屬板13則設(shè)置在位移臺(tái)部14上。位移臺(tái)部14包括水平位移臺(tái)15、豎直位移臺(tái)16以及基于壓電陶瓷的電控系統(tǒng)17。
[0029]水平位移臺(tái)15、豎直位移臺(tái)16用于分別在與第一金屬板12相平行的平行平面內(nèi)和在與平行平面相垂直的豎直平面內(nèi)調(diào)節(jié)第二金屬板13進(jìn)行位移轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變第一金屬板12與第一金屬板12之間的相對位置。
[0030]電控系統(tǒng)17作為電控高度調(diào)節(jié)裝置，被設(shè)置在水平位移臺(tái)15上，第二金屬板13固定在電控系統(tǒng)17的頂側(cè)被調(diào)高或者調(diào)低。
[0031]第一金屬板12和第二金屬板13之間具有板間距d,電控系統(tǒng)17基于正負(fù)電壓在一定的調(diào)節(jié)范圍± Δ d內(nèi)來移動(dòng)第二金屬板13以改變板間距d。那么,在電控系統(tǒng)17未進(jìn)行調(diào)節(jié)前，第一金屬板12和第二金屬板13之間預(yù)設(shè)的板間距d為初值dx，該初值dx采用700 μ m。字母d代表:裝配后兩金屬塊最接近的兩個(gè)表面之間的間距，dx等于d間距處高頻濾波峰值對應(yīng)的諧振波長值。
[0032]圖3和圖4是由圖2中從左往右方向上第一金屬板12、第二金屬板13的側(cè)視立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中I代表:金屬塊長度；P代表:金屬塊寬度；S代表:金屬塊高度；w代表:凹槽的槽寬；h代表:凹槽的槽深。
[0033]如圖3所不,第一金屬板12在底側(cè)面上設(shè)有第一凹槽18,如圖4所不,第二金屬板13在頂側(cè)面上設(shè)有第二凹槽19，該頂側(cè)面與第一凹槽18的底側(cè)面相對。第一金屬板12和第二金屬板13的結(jié)構(gòu)簡單，取材廣泛，易于加工，材質(zhì)可以是各種易于加工的金屬，所有金屬都可以，是鋁、銅、銀、鐵、鎳、鈦、金、鋅及其合金中中的任意一種，在本實(shí)施例中采用了純鋁質(zhì)地。
[0034]圖3中的第一金屬板12具有:金屬塊長度L1:186mm、金屬塊寬度Pl:6mm、金屬塊高度S1:6mm。第一凹槽18的槽寬Wl:470 u m、第一凹槽18的槽深Hl:420 u m。
[0035]圖4中的第二金屬板13具有:金屬塊長度L2:186mm、金屬塊寬度P2:6mm、金屬塊高度S2:lmm。第一凹槽18的槽寬W2:470 y m、第一凹槽18的槽深H2:420 ym。
[0036]如圖2至圖4所示，第一凹槽18的中心軸線和第二凹槽19的中心軸線之間互相平行且具有一定的槽軸間距a，槽軸間距a是槽寬w的0.25倍至0.75倍，本實(shí)施例中槽軸間距a為200 y m,是槽寬的0.5倍。字母a代表是兩個(gè)凹槽中心軸線之間的間距。
[0037]第一凹槽18的尺寸和第二凹槽19的尺寸是一致的，由圖2的截面能得出，在本實(shí)施例中，第一凹槽18和第二凹槽19都為矩形體槽。由此可知，第二金屬板13僅僅是厚度較薄，第一金屬板12的厚度較大，這樣的話，位于位移臺(tái)上的第二金屬板13重量較小，由于電控系統(tǒng)17是基于正負(fù)電壓來移動(dòng)第二金屬板13時(shí)，那么重量較小的第二金屬板13能夠更加靈活精確地改變板間距d。
[0038]另外，位移臺(tái)部14調(diào)節(jié)板間距d的調(diào)節(jié)范圍土 A d是基于電控系統(tǒng)17上所加的電壓的正負(fù)和大小。在本實(shí)施例中，第一凹槽18和第二凹槽19內(nèi)為空氣，在本發(fā)明中，在第一凹槽18和第二凹槽19內(nèi)填充的可以是氣體、液體、膠體及粉末中的任意一種，滿足非導(dǎo)電條件均可，以免影響太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置100的工作。
[0039]如圖2至圖4所示，在進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，通過水平位移臺(tái)15、豎直位移臺(tái)16的預(yù)先定位，第一凹槽18和第二凹槽19相互平行放置，沿著槽寬W的方向，即圖2中所示坐標(biāo)系的X軸方向，第一凹槽18和第二凹槽19的之間存在一定的槽軸間距a。
[0040]在本實(shí)施例中具體的是，如圖2所示的入射箭頭所示，太赫茲波的入射方向與第一凹槽18和第二凹槽19的延伸長度方向是相垂直的，低階橫電(TEl)模式太赫茲波將在波導(dǎo)中被激發(fā)。在本發(fā)明中還可以為，太赫茲波的入射方向與第一凹槽18和第二凹槽19的延伸長度方向并非一定是相垂直的，在一定角度范圍內(nèi)相交也能夠滿足的，也就是，只要當(dāng)入射的電磁波的偏振方向中含有與第一凹槽18和第二凹槽19的延伸長度方向，即圖2中所不坐標(biāo)系的y方向相一致的分量時(shí)，低階橫電(TEl)模式太赫茲波就能夠在波導(dǎo)中被激發(fā)。
[0041]通過對于電控系統(tǒng)17的設(shè)定和操控，改變電控系統(tǒng)17的電壓，使得板間距d在初值dx的上下變動(dòng)，初值dx是高頻濾波峰對應(yīng)的諧振波長，本實(shí)施例中為700 u m,從而能夠得到第一金屬板12和第二金屬板13之間的不同板間距d的不同透射電磁波的數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理能夠得到本實(shí)施例的傳輸特性關(guān)系。
[0042]圖5、圖6、圖7以及圖8是本發(fā)明的實(shí)施例中調(diào)節(jié)板間距d為610iim、670iim、740 ii m以及780 ii m時(shí)透射電磁波數(shù)據(jù)的傳輸特性效果示意圖。[0043]如圖5至圖8所示，實(shí)線為理論模擬數(shù)據(jù)，散點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)。
[0044]如圖5所示，當(dāng)d為610 μ m時(shí)，由于在低階橫電(TEl)模式下0.4THz低頻和0.45THz高頻的兩個(gè)頻率處能夠形成兩個(gè)濾波通道。
[0045]如圖6所示，當(dāng)d為670μπι時(shí)，由于在低階橫電(TEl)模式下0.38ΤΗζ低頻和
0.44ΤΗζ高頻的兩個(gè)頻率處也能夠形成兩個(gè)濾波通道。
[0046]如圖7和圖8所示，當(dāng)d為740或780 μ m時(shí)，位于圖中右側(cè)的高頻的濾波通道消失，只剩下圖中左側(cè)的低頻的濾波通道，使得太赫茲透射譜中形成單頻(低頻)濾波通道。
[0047]那么，將板間距d由610或670 μ m向740或780 μ m改變，可以實(shí)現(xiàn)了雙頻濾波通道向單頻濾波通道的切換，反之則實(shí)現(xiàn)了單頻濾波通道向雙頻濾波通道的切換。
[0048]本發(fā)明經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在板間距d為700 μ m左右，位于高頻的濾波通道的存在會(huì)出現(xiàn)跳變。因此，通過電控高度調(diào)節(jié)裝置是使得板間距d在700 μ m左右改變，就能夠控制位于高頻通道實(shí)現(xiàn)有無，從而控制通道的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了單頻雙頻通道的切換。
[0049]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法的步驟圖。如圖1所示，本實(shí)施例中該太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法，具有以下步驟:
[0050]S1:采用合適的純鋁的兩個(gè)金屬板作為第一金屬板12和第二金屬板13，第一金屬板12的長寬高分別不得小于200mm, 10mm, IOmm,第二金屬板13的長寬高分別不得小于200mm, 10mm, 2mm,經(jīng)過切削、化學(xué)腐蝕或其他去除表面材料方式來進(jìn)行加工,將第一金屬板12的一側(cè)面上形成第一凹槽18，在第二金屬板13相對的側(cè)面上設(shè)有與第一凹槽18尺寸一致的第二凹槽19 ；
[0051]S2:將第一金屬板12與第二金屬板13設(shè)置在太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)(TDS系統(tǒng))中，按圖2裝配后，將板間距d設(shè)置為初值dx，即700 μ m,該初值dx為高頻濾波峰的諧振波長、槽軸間距a為200 μ m，第一凹槽18的開口朝向下，第一金屬板12被固定在樣品支架上，相對的，第二凹槽19朝向上，第二金屬板13放置在電控高度調(diào)節(jié)裝置上，電控高度調(diào)節(jié)裝置在分別與水平位移臺(tái)15和豎直位移臺(tái)16相連接，調(diào)節(jié)水平和豎直位移臺(tái)16，調(diào)節(jié)入射的光斑位置，使之照射到中心位置；
[0052]S3:采用位移臺(tái)部14調(diào)節(jié)第一金屬板12、第二金屬板13與太赫茲波的波導(dǎo)之間的相對位置，使得第一凹槽18與第二凹槽19相互平行，并且第一凹槽18的中心軸線和第二凹槽19的中心軸線之間具有一定的槽軸間距a，調(diào)節(jié)太赫茲的偏振方向，使電磁波的偏振方向含有于平行板平面(圖1中所示坐標(biāo)系的xy平面)的分量，即太赫茲波的偏振方向含有與第一凹槽18和第二凹槽19的長度方向一致的分量時(shí),低階橫電(TEl)模式將在波導(dǎo)中被激發(fā)；
[0053]S4:采用位移臺(tái)部14在調(diào)節(jié)范圍± Ad內(nèi)改變第一金屬板12和第二金屬板13之間的板間距d在700 μ m上下變動(dòng)，電控高度調(diào)節(jié)裝置使用基于壓電陶瓷的電控系統(tǒng)17，其± Ad調(diào)節(jié)范圍為±300 μ m，通正負(fù)不同的電壓能夠快速改變板間距d的值；
[0054]當(dāng)板間距d為610 μ m或者670 μ m時(shí)，形成在低頻處和高頻處的兩個(gè)濾波通道，太赫茲透射譜形成雙頻濾波通道；
[0055]當(dāng)板間距d為740 μ m或者780 μ m時(shí)，形成在低頻處的一個(gè)濾波通道，高頻處的一個(gè)濾波通道消失；
[0056]將板間距d由610或670μπι向740或780 μ m改變，可以實(shí)現(xiàn)了雙頻濾波通道向單頻濾波通道的切換，反之則實(shí)現(xiàn)了單頻濾波通道向雙頻濾波通道的切換。
[0057]實(shí)施例的作用與效果
[0058]根據(jù)本實(shí)施例所涉及的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法及其太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置，首先使得太赫茲的偏振方向含有與第一凹槽和第二凹槽的所延伸長度方向一致的分量，低階橫電(TEl)模式將在波導(dǎo)中被激發(fā)，通過水平位移臺(tái)部的調(diào)節(jié)，第一金屬板和第二金屬板上的第一凹槽的中心軸線和第二凹槽的中心軸線之間平行且產(chǎn)生槽軸間距a，在太赫茲透射譜中產(chǎn)生明顯的雙頻濾波通道。通過豎直位移臺(tái)部的調(diào)節(jié)，使板間距d等于高頻濾波峰對應(yīng)的諧振波長，然后通過垂直電控位移平臺(tái)以dx為中心，在一定調(diào)節(jié)范圍土 Ad內(nèi)上下快速移動(dòng)金屬板從而改變板間距d，實(shí)現(xiàn)單頻濾波通道和雙頻濾波通道之間切換，因此，本實(shí)施例能夠提供一種基于金屬平板波導(dǎo)的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法及其太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置，這樣相當(dāng)于提供了可人為控制的通道數(shù)量。
[0059]進(jìn)一步的，在本實(shí)施例涉及的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置，結(jié)構(gòu)簡單，采用了純鋁作為金屬塊的材質(zhì)，其構(gòu)成僅僅需要一種金屬材料，并且使用機(jī)械加工或刻蝕的方法。在低階電磁波模式下，在0.35THz-0.4THz附近，能夠形成一到兩個(gè)濾波通道，通過電控高度調(diào)節(jié)裝置的精確調(diào)控來上下移動(dòng)第二金屬板從而改變通道的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了單頻雙頻濾波通道的切換。
[0060]此外，根據(jù)本實(shí)施例涉及的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法，通過改變太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置中金屬塊、凹槽的尺寸參數(shù)，改變金屬板之間的板間距d和凹槽的中心軸線之間的槽軸間距a，就能夠定制特殊頻率的傳輸通道，拓展了一種太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置在太赫茲各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0061]上述實(shí)施方式為本發(fā)明的優(yōu)選案例，并不用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0062]除上述實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)尺寸外，在以下范圍內(nèi)也能實(shí)現(xiàn)太赫茲單頻雙頻濾波通道的切換，第一凹槽和第二凹槽的截面不一定為實(shí)施例中的矩形，還可以為梯形或者半圓形。
[0063]金屬塊長度I和金屬塊寬度P不限，金屬塊高度s大于槽深h,第二金屬板的上述
3個(gè)尺寸不宜太大，以免影響電控高度調(diào)節(jié)裝置的性能，凹槽的槽寬w為0至3mm ;凹槽的槽深h為0至3mm ;兩個(gè)凹槽間的相對距離即、槽軸間距a:槽寬w的0.25倍至0.75倍，金屬板之間的板間距dx等于高頻濾波峰對應(yīng)的諧振波長；電控高度調(diào)節(jié)裝置范圍土 Ad由所加的電壓正負(fù)和大小來確定的。
【權(quán)利要求】
1.一種太赫茲波單頻雙頻濾波通道切換方法，其特征在于，具有以下步驟: 將第一金屬板的一側(cè)面上形成第一凹槽，在第二金屬板相對的側(cè)面上設(shè)有與所述第一凹槽尺寸一致的第二凹槽，所述第一凹槽與所述第二凹槽相互平行； 將所述第一金屬板與所述第二金屬板對向設(shè)置在太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)中； 調(diào)節(jié)入射太赫茲波的偏振方向，使入射的所述太赫茲波含有與所述第一凹槽和所述第二凹槽的長度方向一致的分量； 采用位移臺(tái)部在所述平行的方向上調(diào)節(jié)所述第一凹槽的中心軸線和所述第二凹槽的中心軸線之間的槽軸間距a，使得太赫茲透射譜中形成低頻和高頻兩個(gè)明顯的濾波峰； 槽軸間距a確定后，采用位移臺(tái)部在與所述平行相垂直的方向上調(diào)節(jié)所述第一金屬板與所述第二金屬板之間的板間距d達(dá)到初值dx ； 采用位移臺(tái)部調(diào)節(jié)所述板間距d基于初值dx在上下浮動(dòng)范圍± Ad內(nèi)進(jìn)行改變，從而在太赫茲透射譜中單頻濾波通道和雙頻濾波通道之間切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法，其特征在于: 其中，在入射的所述太赫茲波含有與所述第一凹槽和所述第二凹槽的長度方向一致的分量時(shí)，低階橫電(TEl)模式將在波導(dǎo)中被激發(fā)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置，其特征在于: 其中，所述第一凹槽和所述第二凹槽的槽寬w小于3mm ； 所述第一凹槽和所述第二凹槽的槽深h小于3_。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法，其特征在于: 其中，所述槽軸間距a是所述槽寬w的0.25倍至0.75倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法，其特征在于: 其中，所述板間距dx等于太赫茲透射譜中高頻濾波峰對應(yīng)的峰值波長值，調(diào)節(jié)范圍土 Ad由電控位移平臺(tái)上被加載的電壓而決定的， 所述電壓的電壓值和正負(fù)可調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換方法，其特征在于: 其中，當(dāng)所述板間距d滿足dx_Ad〈d〈dx時(shí),所述太赫茲透射譜形成所述雙頻濾波通道， 當(dāng)所述板間距d滿足dx〈d〈dx+ A d時(shí)，所述太赫茲透射譜形成所述單頻濾波通道，所述單頻濾波通道為低頻濾波通道。
7.一種太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置，其特征在于，包括: 第一金屬板，在底側(cè)面上設(shè)有第一凹槽； 第二金屬板，在與所述底側(cè)面相對的頂側(cè)面上設(shè)有與所述第一凹槽尺寸一致的第二凹槽；以及 位移臺(tái)部，調(diào)節(jié)所述第一凹槽和所述第二凹槽之間的水平相對位置，使得所述第一凹槽的中心軸線和所述第二凹槽的中心軸線之間互相平行且具有一定的槽軸間距a，且調(diào)節(jié)所述第一金屬板和所述第二金屬板之間具有的板間距d達(dá)到初值dx，其中，所述太赫茲的偏振方向含有與所述第一凹槽和所述第二凹槽的長度方向一致的分量，所述太赫茲在所述第一金屬板和所述第二金屬板的板間距d中形成低階橫電模式，所述位移臺(tái)部調(diào)節(jié)板間距 d基于初值dx在上下浮動(dòng)范圍土 Ad內(nèi)變動(dòng)，在太赫茲透射譜中形成為單頻濾波通道或雙頻濾波通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置，其特征在于: 其中，所述低階橫電模式的太赫茲波的頻率范圍為0.01THz至ITHz。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置，其特征在于: 其中，所述第一凹槽和所述第二凹槽內(nèi)填充:非導(dǎo)電的氣體、液體、膠體及粉末中的任意一種， 所述第一金屬板和所述第二金屬板為鋁、銅、銀、鐵、鎳、鈦、金、鋅及其合金中的任意一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲單頻雙頻濾波通道切換裝置，其特征在于: 其中，所述第一金屬板被固定，所述第二金屬板設(shè)置在所述位移臺(tái)部上， 所述位移臺(tái)部包括水平位移臺(tái)、豎直位移臺(tái)，及基于壓電陶瓷的垂直電控系統(tǒng)，該垂直電控系統(tǒng)基于正負(fù)電壓 來移動(dòng)所述第二金屬板以調(diào)節(jié)所述板間距d。
【文檔編號(hào)】H01P1/20GK103594764SQ201310632190
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】陳麟, 朱亦鳴, 徐嘉明, 高春梅 申請人:上海理工大學(xué)