一種可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置及其濾波方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置及其濾波方法，該濾波裝置包括激發(fā)光源、激發(fā)光束偏轉(zhuǎn)裝置以及依次設(shè)置的第一太赫茲波色散裝置、太赫茲波濾光裝置和第二太赫茲波色散裝置；第二太赫茲波色散裝置與第一太赫茲波色散裝置為互補(bǔ)型結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提供一種可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置的濾波方法。本發(fā)明采用普通光學(xué)裝置，并利用光生載流子能夠吸收太赫茲波的特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)寬譜太赫茲波的全波段的動(dòng)態(tài)可調(diào)諧濾波，本發(fā)明的太赫茲波濾波裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，可調(diào)諧功能強(qiáng)大，應(yīng)用前景廣泛。
【專利說明】一種可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置及其濾波方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太赫茲波【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置及其濾波方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]太赫茲波通常是指頻率范圍在0.1THz到IOTHz (ITHz= IO12 Hz)區(qū)間的電磁波，介于微波和紅外光之間。太赫茲波具有很多特點(diǎn)，如太赫茲波的光子能量遠(yuǎn)低于可見光和X射線，僅為可見光的千分之一，X射線的百萬分之一，對(duì)人體危害極?。惶掌澆úㄩL(zhǎng)較長(zhǎng)(ITHz?300 μ m)，用于測(cè)量時(shí)對(duì)樣品表面的粗糙度要求不高，受物質(zhì)散射影響??；此外，太赫茲波對(duì)很多不透明介質(zhì)材料，如塑料、陶瓷、皮革、半導(dǎo)體晶圓等具有很強(qiáng)的穿透性。這些特點(diǎn)使太赫茲波技術(shù)在諸如質(zhì)量控制、安全檢測(cè)、通訊等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]可調(diào)諧的太赫茲波濾波器件是很多太赫茲波應(yīng)用中必不可少的關(guān)鍵器件，比如太赫茲光譜分析系統(tǒng)、太赫茲通訊系統(tǒng)等?，F(xiàn)有的太赫茲波濾波器件，通常是采用光子晶體或是超材料(Meta materials)等這類人工復(fù)合材料。因此,這類器件的制作過程往往比較復(fù)雜，成本昂貴。并且這類器件往往只能實(shí)現(xiàn)對(duì)某一波段太赫茲波的濾波，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)寬譜太赫茲波的全波段進(jìn)行可調(diào)諧濾波。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置及其濾波方法，采用普通光學(xué)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)寬譜太赫茲波的全波段的動(dòng)態(tài)可調(diào)諧濾波。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置，包括激發(fā)光源、激發(fā)光束偏轉(zhuǎn)裝置以及依次設(shè)置的第一太赫茲波色散裝置、太赫茲波濾光裝置和第二太赫茲波色散裝置；所述第二太赫茲波色散裝置與第一太赫茲波色散裝置為互補(bǔ)型結(jié)構(gòu)。
[0008]所述的可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置，在激發(fā)光源輸出端依次設(shè)置有激發(fā)光束整形處理裝置和激發(fā)光束會(huì)聚裝置。
[0009]所述的可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置，還包括位移裝置，所述位移裝置與激發(fā)光束會(huì)聚裝置固定連接，用于調(diào)節(jié)激發(fā)光束會(huì)聚裝置的空間位置。
[0010]所述的可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置，所述太赫茲波濾光裝置選用半導(dǎo)體晶圓片。
[0011]所述的可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置，所述半導(dǎo)體晶圓片具體為硅片。
[0012]所述的可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置的濾波方法，該方法具體包括以下步驟:
(1)激發(fā)光源輸出的激發(fā)光束經(jīng)由激發(fā)光束偏轉(zhuǎn)裝置照射到太赫茲波濾光裝置上，激發(fā)光束被太赫茲波濾光裝置吸收，在激發(fā)光束照射區(qū)域產(chǎn)生大量光生載流子；
(2)寬譜太赫茲波源輸出的寬譜太赫茲波束經(jīng)過第一太赫茲波色散裝置，形成按波長(zhǎng)長(zhǎng)短依次分布的太赫茲波束，不同波長(zhǎng)的太赫茲波分量被分尚開，所述按波長(zhǎng)長(zhǎng)短依次分布的太赫茲波束照射到太赫茲波濾光裝置上，不同波長(zhǎng)的太赫茲波分量在太赫茲波濾光裝置上具有不同的照射區(qū)域，其中，照射區(qū)域位于光生載流子產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)的太赫茲波分量被光生載流子吸收濾波；
(3)通過激發(fā)光束偏轉(zhuǎn)裝置來調(diào)節(jié)太赫茲波濾光裝置上光生載流子產(chǎn)生區(qū)域與太赫茲波束照射區(qū)域的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同波段太赫茲波的吸收濾波；
(4)濾波后的按波長(zhǎng)長(zhǎng)短依次分布的太赫茲波束經(jīng)過第二太赫茲波色散裝置重新合束成寬譜的太赫茲波束。
[0013]所述的可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置的濾波方法，還包括:通過激發(fā)光束整形處理裝置和激發(fā)光束會(huì)聚裝置來調(diào)節(jié)太赫茲波濾光裝置上光生載流子產(chǎn)生區(qū)域的形狀和大小。
[0014]本發(fā)明采用普通光學(xué)裝置，并利用光生載流子能夠吸收太赫茲波的特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)寬譜太赫茲波的全波段的動(dòng)態(tài)可調(diào)諧濾波，與采用人工復(fù)合材料制作的太赫茲波濾波器相t匕，本發(fā)明的太赫茲波濾波裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，可調(diào)諧功能更為強(qiáng)大，應(yīng)用前景更為廣泛。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，一種可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置，包括寬譜太赫茲波源1、第一太赫茲波色散裝置2、太赫茲波濾光裝置3、第二太赫茲波色散裝置4、激發(fā)光源5、激發(fā)光束整形處理裝置6、激發(fā)光束會(huì)聚裝置7、位移裝置8和激發(fā)光束偏轉(zhuǎn)裝置9。寬譜太赫茲波源I的輸出端后依次設(shè)置有第一太赫茲波色散裝置2、太赫茲波濾光裝置3、第二太赫茲波色散裝置4。第二太赫茲波色散裝置4與第一太赫茲波色散裝置2呈互補(bǔ)結(jié)構(gòu)排布。激發(fā)光源5的輸出端后依次設(shè)置有激發(fā)光束整形處理裝置6、激發(fā)光束會(huì)聚裝置7、激發(fā)光束偏轉(zhuǎn)裝置9。激發(fā)光束經(jīng)由激發(fā)光束偏轉(zhuǎn)裝置9后照射到太赫茲波濾光裝置3上。激發(fā)光束會(huì)聚裝置固定設(shè)置在位移裝置8上，位移裝置8用于調(diào)節(jié)激發(fā)光束會(huì)聚裝置7的空間位置。
[0018]本發(fā)明的工作原理:
寬譜太赫茲波源I發(fā)出的寬譜太赫茲光束經(jīng)過第一太赫茲波色散裝置2，由于第一太赫茲波色散裝置2的色散效應(yīng)，即對(duì)不同波長(zhǎng)的太赫茲波分量的折射率不同，在其輸出的太赫茲光束中，不同波長(zhǎng)的太赫茲波分量發(fā)生不同角度的偏轉(zhuǎn)，此時(shí)，不同波長(zhǎng)的太赫茲波分量被分離開來，呈現(xiàn)出從長(zhǎng)波段依次到短波段或者從短波段依次到長(zhǎng)波段的分布，具體取決于第一太赫茲波色散裝置2對(duì)太赫茲波的色散特性。
[0019]按波長(zhǎng)長(zhǎng)短依次分布的太赫茲波束經(jīng)過太赫茲波濾光裝置3，太赫茲波濾光裝置3可以采用半導(dǎo)體晶圓片，如硅片等。在通常狀態(tài)下即無激發(fā)光束照射時(shí)，半導(dǎo)體晶圓片對(duì)太赫茲波是透明的。由激發(fā)光源5發(fā)出的激發(fā)光束依次經(jīng)過激發(fā)光束整形處理裝置6和激發(fā)光束會(huì)聚裝置7后，由激發(fā)光束偏轉(zhuǎn)裝置9發(fā)射后照射到半導(dǎo)體晶圓片上，該激發(fā)光束能夠?yàn)榘雽?dǎo)體晶圓片所吸收，并在半導(dǎo)體晶圓片上激發(fā)光束的照射區(qū)域產(chǎn)生大量光生載流子。產(chǎn)生光生載流子的區(qū)域的形狀和大小，可以通過激發(fā)光路中設(shè)置的激發(fā)光束整形處理裝置6和激發(fā)光束會(huì)聚裝置7來調(diào)節(jié)，而該區(qū)域在半導(dǎo)體晶圓片上與太赫茲波照射區(qū)域的相對(duì)位置可以通過激發(fā)光束偏轉(zhuǎn)裝置9來調(diào)節(jié)。由于光生載流子能夠吸收太赫茲波，因此，在產(chǎn)生光生載流子的區(qū)域，太赫茲波無法通過。對(duì)于特定波段的太赫茲波的濾波就是利用光生載流子能夠吸收太赫茲波的特性來實(shí)現(xiàn)的。
[0020]由于在半導(dǎo)體晶圓片上的太赫茲波是按波長(zhǎng)呈一定分布的，不同波長(zhǎng)的太赫茲波分量照射到半導(dǎo)體晶圓片上的不同區(qū)域，通過控制半導(dǎo)體晶圓片上激發(fā)光束與太赫茲波束的相對(duì)位置來實(shí)現(xiàn)對(duì)不同波段太赫茲波的吸收濾波。當(dāng)激發(fā)光束照射半導(dǎo)體晶圓片上短波長(zhǎng)(或長(zhǎng)波長(zhǎng))太赫茲波經(jīng)過區(qū)域時(shí)，該區(qū)域的太赫茲波被吸收，透過的太赫茲波束中不含短波長(zhǎng)(或長(zhǎng)波長(zhǎng))分量，此時(shí)，激發(fā)光束照射的半導(dǎo)體晶圓片相當(dāng)于一個(gè)高通(或低通)濾波器；相應(yīng)地，調(diào)節(jié)激發(fā)光束在半導(dǎo)體晶圓片上的位置，可以吸收掉寬譜太赫茲波束中某一波段的分量，實(shí)現(xiàn)該波段的帶阻濾波。濾波后的呈色散分布的太赫茲波束再經(jīng)過第二太赫茲波色散裝置4，重新合束成寬譜太赫茲波束，只是其中某些波段的分量已經(jīng)由激發(fā)光束激發(fā)產(chǎn)生的載流子進(jìn)行了吸收濾波。
[0021]由于激發(fā)光束可以覆蓋到整個(gè)半導(dǎo)體晶圓片上全部的太赫茲波照射區(qū)域，因此，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)寬譜太赫茲波的全波段動(dòng)態(tài)調(diào)諧濾波。此外，由于在半導(dǎo)體晶圓片上激發(fā)光束的形狀和大小(即產(chǎn)生光生載流子的區(qū)域的形狀和大小)可以通過激發(fā)光路中設(shè)置的激發(fā)光束整形處理裝置6和激發(fā)光束會(huì)聚裝置7來調(diào)節(jié)，因此在實(shí)現(xiàn)帯通或帶阻濾波時(shí)，濾波的帶寬也是可以調(diào)諧的。
[0022]以上所述實(shí)施方式僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置，其特征在于:包括激發(fā)光源、激發(fā)光束偏轉(zhuǎn)裝置以及依次設(shè)置的第一太赫茲波色散裝置、太赫茲波濾光裝置和第二太赫茲波色散裝置；所述第二太赫茲波色散裝置與第一太赫茲波色散裝置為互補(bǔ)型結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置，其特征在于:在激發(fā)光源輸出端依次設(shè)置有激發(fā)光束整形處理裝置和激發(fā)光束會(huì)聚裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置，其特征在于:還包括位移裝置，所述位移裝置與激發(fā)光束會(huì)聚裝置固定連接，用于調(diào)節(jié)激發(fā)光束會(huì)聚裝置的空間位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置，其特征在于:所述太赫茲波濾光裝置選用半導(dǎo)體晶圓片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置，其特征在于:所述半導(dǎo)體晶圓片具體為硅片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置的濾波方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟: (1)激發(fā)光源輸出的激發(fā)光束經(jīng)由激發(fā)光束偏轉(zhuǎn)裝置照射到太赫茲波濾光裝置上，激發(fā)光束被太赫茲波濾光裝置吸收，在激發(fā)光束照射區(qū)域產(chǎn)生大量光生載流子； (2)寬譜太赫茲波源輸出的寬譜太赫茲波束經(jīng)過第一太赫茲波色散裝置，形成按波長(zhǎng)長(zhǎng)短依次分布的太赫茲波束，不同波長(zhǎng)的太赫茲波分量被分尚開，所述按波長(zhǎng)長(zhǎng)短依次分布的太赫茲波束照射到太赫茲波濾光裝置上，不同波長(zhǎng)的太赫茲波分量在太赫茲波濾光裝置上具有不同的照射區(qū)域，其中，照射區(qū)域位于光生載流子產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)的太赫茲波分量被光生載流子吸收濾波； (3)通過激發(fā)光束偏轉(zhuǎn)裝置來調(diào)節(jié)太赫茲波濾光裝置上光生載流子產(chǎn)生區(qū)域與太赫茲波束照射區(qū)域的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同波段太赫茲波的吸收濾波； (4)濾波后的按波長(zhǎng)長(zhǎng)短依次分布的太赫茲波束經(jīng)過第二太赫茲波色散裝置重新合束成寬譜的太赫茲波束。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可調(diào)諧的太赫茲波濾波裝置的濾波方法，其特征在于，還包括:通過激發(fā)光束整形處理裝置和激發(fā)光束會(huì)聚裝置來調(diào)節(jié)太赫茲波濾光裝置上光生載流子產(chǎn)生區(qū)域的形狀和大小。
【文檔編號(hào)】H01P1/20GK103715478SQ201310730471
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】陳堅(jiān), 吳周令 申請(qǐng)人:合肥知常光電科技有限公司