CN101174719A - 一种太赫兹波开关装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太赫兹波开关装置及其方法。装置：计算机与太赫兹波源装置、高阻硅片、太赫兹波探测器、锁相放大器、A/D转换器、计算机相连接，高阻硅片与斩波器、氩离子激光器相连接。方法：通过斩波器调谐的氩离子激光是否照射到高阻硅片上，根据太赫兹波能否通过高阻硅片，实现对太赫兹波的开、关。本发明的太赫兹波开关装置具有结构紧凑，响应速度快，调整方便，制作成本低，满足太赫兹在成像、医学诊断、安全检查、信息通信、空间天文学等领域应用的要求。
Description
技术领域
本发明属于太赫兹波应用技术领域，具体涉及一种太赫兹波开关装置及其方法。
背景技术
太赫兹波是指频率在0.1～10THz(1THz＝110E+12Hz)，波长为3000～30微米范围内的电磁波。它在长波段与毫米波(亚毫米波)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，太赫兹波科学技术的发展受到很大的限制，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，可用作对活体成像。此外，太赫兹波还能应用于医学诊断、安全检查、国家安全、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。
太赫兹波科学技术现在已得到国际学术界的广泛关注，在世纪之交短短数年内，国际上关于太赫兹波的研究机构大量涌现，并取得了很多研究成果。当前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、低成本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器件，研究发现太赫兹波开关在太赫兹波成像、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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太赫兹波开关装置及其方法。
太赫兹波开关装置中的计算机与太赫兹波源装置、高阻硅片、太赫兹波探测器、锁相放大器、A/D转换器、计算机相连接，高阻硅片与斩波器、氩离子激光器相连接。
所述的太赫兹波源装置为返波振荡器、自由电子激光器或量子级联激光器。太赫兹波源装置优选为返波振荡器。
太赫兹波开关方法是通过斩波器调谐的氩离子激光是否照射到高阻硅片上，根据太赫兹波能否通过高阻硅片，实现对太赫兹波的开、关，当无外加调谐的氩离子激光时，高阻硅片对太赫兹波无衰减，太赫兹波可以通过高阻硅片；当有外加调谐的氩离子激光时，由于高阻硅片内部产生光激发载流子，载流子对太赫兹波产生吸收作用，此时高阻硅片对太赫兹波有衰减，太赫兹波不能通过高阻硅片。
本发明的太赫兹波开关装置具有结构紧凑，响应速度快，调整方便，成本低，满足太赫兹在成像、医学诊断、安全检查、信息通信、空间天文学等领域应用的要求。
附图说明
图1太赫兹波开关结构示意图；
图2(a)是无外加调谐的氩离子激光时，太赫兹波通过太赫兹波开关的功率示意图；
图2(b)是有外加调谐的氩离子激光时，太赫兹波通过太赫兹波开关的功率示意图；
图中：计算机1、太赫兹波源装置2、高阻硅片3、斩波器4、氩离子激光器5、太赫兹波探测器6、锁相放大器7、A/D转换器8。
具体实施方式
如图1所示太赫兹波开关装置中的计算机1与太赫兹波源装置2、高阻硅片3、太赫兹波探测器6、锁相放大器7、A/D转换器8、计算机1相连接，高阻硅片3与斩波器4、氩离子激光器5相连接。
所述的太赫兹波源装置2为返波振荡器、自由电子激光器或量子级联激光器。太赫兹波源装置2优选为返波振荡器。
太赫兹波开关方法是通过斩波器调谐的氩离子激光是否照射到高阻硅片上，根据太赫兹波能否通过高阻硅片，实现对太赫兹波的开、关，当无外加调谐的氩离子激光时，高阻硅片对太赫兹波无衰减，太赫兹波可以通过高阻硅片；当有外加调谐的氩离子激光时，由于高阻硅片内部产生光激发载流子，载流子对太赫兹波产生吸收作用，此时高阻硅片对太赫兹波有衰减，太赫兹波不能通过高阻硅片。
本发明利用高品质太赫兹波源装置返波振荡器、自由电子激光器或量子级联激光器产生太赫兹波，太赫兹波由高阻硅片一端面输入，从高阻硅片另一端面输出，太赫兹波传输到达太赫兹波探测器。当无外加调谐的氩离子激光时，高阻硅片对太赫兹波无衰减，太赫兹波可以通过高阻硅片；当有外加调谐的氩离子激光时，由于高阻硅片内部产生光激发载流子，载流子对太赫兹波产生吸收作用，此时高阻硅片对太赫兹波有衰减，太赫兹波不能通过高阻硅片。
实施例1
0.35THz频率的太赫兹波开关：
选择Microtech出售的返波振荡器(BWO)，其中返波管型号选为QS-400ov30(频率在0.23-0.375THz频段可调谐)。设计的高阻硅厚度h＝400μm，高阻硅片的半径为r＝10mm，高阻硅电阻率10000Ωcm，斩波器为MODELSR540，氩离子激光器工作波长500nm，功率1.5W。通过计算机控制BWO的输出频率为0.35THz，使相应频率的太赫兹波聚焦在预设的高阻硅中间位置。获得的无外加调谐的氩离子激光时，太赫兹波通过太赫兹波开关的功率如附图2(a)；有外加调谐的氩离子激光时，太赫兹波通过太赫兹波开关的功率如附图2(b)。该太赫兹波开关的开关速度为5ms。
Claims (4)
1.一种太赫兹波开关装置，其特征在于计算机(1)与太赫兹波源装置(2)、高阻硅片(3)、太赫兹波探测器(6)、锁相放大器(7)、A/D转换器(8)、计算机(1)相连接，高阻硅片(3)与斩波器(4)、氩离子激光器(5)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种太赫兹波开关装置，其特征在于所述的太赫兹波源装置(2)为返波振荡器、自由电子激光器或量子级联激光器。
3.根据权利要求1或2所述的一种太赫兹波开关装置，其特征在于所述的太赫兹波源装置(2)为返波振荡器。
4.一种太赫兹波开关方法，其特征在于通过斩波器调谐的氩离子激光是否照射到高阻硅片上，根据太赫兹波能否通过高阻硅片，实现对太赫兹波的开、关，当无外加调谐的氩离子激光时，高阻硅片对太赫兹波无衰减，太赫兹波可以通过高阻硅片；当有外加调谐的氩离子激光时，由于高阻硅片内部产生光激发载流子，载流子对太赫兹波产生吸收作用，此时高阻硅片对太赫兹波有衰减，太赫兹波不能通过高阻硅片。
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