CN106998201A - 光识别开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光识别开关装置，其包括：一光线发射器，用于发射光线；一光波长识别器，用于识别该光线发射器发射的光线；以及一开关单元，执行打开或闭合动作；其中，该光波长识别器包括一光波长分析器，一调制器，一存储器；该光波长分析器包括至少一光波长检测器和一信号处理模组，该光波长检测器包括一探测元件及一测量装置；该探测元件包括一碳纳米管结构，该碳纳米管结构包括多个碳纳米管沿同一方向延伸，该光线信号入射至碳纳米管结构的表面，该测量装置用于测量该碳纳米管结构的电势差或温度差；该信号处理模组用于对测量值进行分析计算，再将计算得到的信号数据与初始信号数据进行对比，再根据对比结果发送工作指令至该开关单元。

Description

光识别开关装置

技术领域

本发明涉及一种光识别开关装置，特别涉及一种基于碳纳米管的光识别开关装置。

背景技术

对于特定波长的光究竟有什么用途，一直是人们感兴趣的话题。例如，光的颜色因为波长不同而显示不同，从而可直接利用其作为生活的指示工具。当然，根据特定光具有的特定的波长值，还可应用于更多的领域。例如，利用光的特定波长值去控制开关装置，具体地，将一个荧光光谱仪接到一个开关上，采用特定的激光激发出荧光，再测量荧光亮度后将光信号回馈并计算得出电信号，再传递到开关装置然后打开开关。然而，采用荧光光谱仪这种大型分析仪器，结构复杂，且成本很高。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种结构简单、成本低廉的光识别开关装置。

一种光识别开关装置，其包括：一光线发射器，用于发射光线至该光波长识别器；一光波长识别器，用于识别所述光线发射器发射的光线，作出对比判断，并根据对比结果发出工作指令；以及一开关单元，根据所述光波长识别器作出的工作指令执行打开或闭合动作；其中，所述光波长识别器包括一光波长分析器，一调制器，一存储器；该光波长分析器用于对接收到的光线信号分析处理，并发送工作指令至开关单元，所述存储器用于存储光线信号数据，所述调制器用于向存储器中写入标准数据；所述光波长分析器包括至少一光波长检测器和一信号处理模组，所述光波长检测器包括一探测元件以及一测量装置；所述探测元件包括一碳纳米管结构，该碳纳米管结构包括多个碳纳米管沿同一方向延伸，所述光线信号入射至该碳纳米管结构的部分表面，所述测量装置用于测量所述碳纳米管结构的电势差或温度差；所述信号处理模组与光波长检测器电连接，用于对该测量装置的测量值进行分析计算，再将计算得到的信号数据与所述存储器中初始信号数据进行对比，再根据对比结果发送工作指令至所述开关单元。

与现有技术相比较，本发明提供的光识别开关装置具有以下优点：本光识别开关装置采用碳纳米管结构识别特定波长作出判断信号，原理可靠，人为不易确切判断光线波长，且结构简单、成本低廉，操作简便。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的光识别开关装置的结构示意图。

图2为本发明第一实施例提供的用于识别特定波长的传感器的结构示意图。

图3为本发明第一实施例提供的光波长检测器的结构示意图。

图4为本发明第一实施例提供的光波长检测器中碳纳米管拉膜的结构示意图。

图5为本发明第一实施例提供的光波长检测器中碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。

图6为本发明第一实施例提供的光波长检测器中非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图7为本发明第一实施例提供的光波长检测器中扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图8为本发明第一实施例提供的光波长检测器中碳纳米管结构的光的穿透率与波长之间的关系图。

图9为本发明第二实施例提供的门禁系统示意图。

主要元件符号说明

光识别开关装置	10
		光线发射器	11
光波长识别器	12
		开关单元	13
光波长分析器	100
		探测元件	102
第一电极	103
		第二电极	104
测量装置	105
		绝缘基底	106
光波长检测器	107
		信号处理模组	108
碳纳米管片段	143
		碳纳米管	145
接收器	110
		预处理器	120
调制器	130
		存储器	140
P型半导体碳纳米管层	2021
		N型半导体碳纳米管层	2022
门禁系统	20
		门框	21
门扇	22

如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合具体实施例，对本发明提供的光识别开关装置作进一步详细说明。

请参阅图1，本发明第一实施例提供一种光识别开关装置10，其包括：一光线发射器11，一光波长识别器12及一开关单元13。所述光线发射器11用于发射光线至所述光波长识别器12。所述光波长识别器12用于识别所述光线发射器11发射的光线，作出对比判断，并根据对比结果发出工作指令。所述开关单元13根据所述光波长识别器12发出的工作指令执行打开或闭合动作。

具体地，所述光线发射器11为一光源发生器，所述光源发生器用于发射单一波长的光线。可以理解，所述光线发射器11根据需要可发射不同波长值的光线，所述波长值的范围可在大于等于300nm范围内选择。

所述光波长识别器12用于接收所述光线发射器11发射的单一波长的光线，对该光线进行识别并作出对比判断，根据对比结果发出工作指令。具体地，对光线进行识别的过程是检测所述接受光线的波长值，并将测得的光线的波长值与光波长识别器12内置的初始信号作比较，再根据对比结果发出工作指令，以便于所述开关单元13根据该工作指令作出相应的执行动作。

请参阅图2，所述光波长识别器12包括一接收器110，一预处理器120，一光波长分析器100，一调制器130，一存储器140。所述接收器110用于收集入射光线并将入射光线传递至所述预处理器120。所述预处理器120用于对入射光线进行预处理，并将处理后的光线信号传递至所述光波长分析器100。所述光波长分析器100用于将接受到的光线信号进行处理转换并分析计算，再将计算得到的信号数据与所述存储器140中初始信号数据进行对比，再根据对比结果发送工作指令至所述开关单元13。所述存储器140用于存储光线信号数据，该初始信号数据用于与所述光波长分析器100中计算得到的信号数据作对比。所述调制器130的作用是在存储器140中写入标准数据。

具体地，所述接收器110用于收集入射光线并将收集的入射光线传递给所述预处理器120。例如可将发散的光聚集成束再将此光束传递给预处理器120。可以理解，当入射光线聚集良好时，该接收器110为一可选择器件。该接收器110为所有可将光线聚集的设备，如凹面镜。本实施例中，所述接收器110为一凹面镜。

所述预处理器120用于接收所述接收器110收集到的入射光线，并对入射光线进行预处理，并将预处理后的光线信号传输至所述光波长分析器100。对入射光线进行预处理包括对入射光线进行偏振，使入射光线成为偏振光；滤掉入射光线中特定波段的光；以及将相隔很短的光波段分为肉眼可区分的宽度等。根据所述预处理器120所起作用，该预处理器120可取为偏振片，滤波片，分光镜等。可以理解，当所述入射光线本身为一偏振光且无杂色光线，则该预处理器120为一可选择器件。本实施例中，所述预处理器120为偏振片，起到对入射光线进行偏振的作用。

所述光波长分析器100用于将接受到的光线信号进行处理转换并分析计算，再将计算得到的信号数据与所述存储器140中初始信号数据进行对比，再根据对比结果发送工作指令至所述开关单元13。具体地，所述光波长分析器100可将光线信号转换为电压信号或者温差信号，这与该光波长分析器100的组成元件有关。所述电压信号或温差信号再经过分析计算可得到光线的波长值。

所述光波长分析器100包括一光波长检测器107和一信号处理模组108。进一步，请参阅图3，所述光波长检测器107包括一探测元件102，一第一电极103，一第二电极104，以及一测量装置105。所述第一电极103与第二电极104间隔设置。所述探测元件102通过所述第一电极103及第二电极104电连接至所述测量装置105。所述探测元件102包括一碳纳米管结构，该碳纳米管结构包括多个碳纳米管沿同一方向延伸，所述碳纳米管结构分别与所述第一电极103，第二电极104电连接。所述测量装置105与所述第一电极103和第二电极104电连接。

具体地，所述碳纳米管结构中多个碳纳米管的延伸方向可为从第一电极103延伸至第二电极104。所述光线信号入射至该碳纳米管结构的部分表面，使得在碳纳米管结构中产生电势差或温度差。所述测量装置105用于测量所述碳纳米管结构的电势差或温度差，所述信号处理模组108将所述测量的电压值或温差值经计算得到待测光的穿透率，并根据该穿透率读取获得所述待测光的波长值。

所述探测元件102包括一碳纳米管结构。所述碳纳米管结构包括多个平行排列的碳纳米管，所述碳纳米管的延伸方向平行于所述碳纳米管结构的表面。进一步，所述探测元件102为一碳纳米管层，该碳纳米管层由所述多个碳纳米管组成，在所述延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。所述单壁碳纳米管的直径为0.5纳米～10纳米，双壁碳纳米管的直径为1.0纳米～15纳米，多壁碳纳米管的直径为1.5纳米～50纳米。所述碳纳米管为N型碳纳米管和P型碳纳米管中的一种。

所述碳纳米管可为一自支撑结构。所谓自支撑结构是指该碳纳米管结构无需通过一支撑体支撑，也能保持自身特定的形状。该自支撑结构中的多个碳纳米管通过范德华力相互吸引，从而使碳纳米管结构具有特定的形状，可以理解，当所述碳纳米管为自支撑结构时，所述探测元件102可悬空设置。具体地，所述碳纳米管结构包括至少一碳纳米管膜、至少一碳纳米管线状结构或其组合。优选地，所述碳纳米管结构为多个碳纳米管平行排列组成的层状结构。

所述碳纳米管膜包括碳纳米管拉膜、带状碳纳米管膜或长碳纳米管膜。

所述碳纳米管拉膜通过拉取一碳纳米管阵列直接获得，优选为通过拉取一超顺排碳纳米管阵列直接获得。该碳纳米管拉膜中的碳纳米管首尾相连地沿同一个方向择优延伸方向排列，请参阅图4及图5，具体地，每一碳纳米管拉膜包括多个连续且定向排列的碳纳米管片段143，该多个碳纳米管片段143通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段143包括多个大致相互平行的碳纳米管145，该多个相互平行的碳纳米管145通过范德华力紧密结合。该碳纳米管片段143具有任意的宽度、厚度、均匀性及形状。所述碳纳米管拉膜的厚度为0.5纳米~100微米。所述碳纳米管拉膜及其制备方法请参见范守善等人于2007年2月9日申请的，于2010年5月26日公告的第CN101239712B号中国公告专利申请。

所述带状碳纳米管膜为通过将一碳纳米管阵列沿垂直于碳纳米管生长的方向倾倒在一基底表面而获得。该带状碳纳米管膜包括多个择优延伸方向排列的碳纳米管。所述多个碳纳米管之间基本互相平行并排排列，且通过范德华力紧密结合，该多个碳纳米管具有大致相等的长度，且其长度可达到毫米量级。所述带状碳纳米管膜的宽度与碳纳米管的长度相等，故至少有一个碳纳米管从带状碳纳米管膜的一端延伸至另一端，从而跨越整个带状碳纳米管膜。带状碳纳米管膜的宽度受碳纳米管的长度限制，优选地，该碳纳米管的长度为1毫米~10毫米。该所述带状碳纳米管膜的结构及其制备方法请参见范守善等人于2008年5月28日申请的，于2013年2月13日公告的第CN101591015B号中国公告专利申请。

所述长碳纳米管膜为通过放风筝法获得，该长碳纳米管膜包括多个平行于碳纳米管膜表面的超长碳纳米管，且该多个碳纳米管彼此基本平行排列。所述多个碳纳米管的长度可大于10厘米。所述碳纳米管膜中相邻两个超长碳纳米管之间的距离小于5微米，相邻两个超长碳纳米管之间通过范德华力紧密连接。所述长碳纳米管膜的结构及其制备方法请参见范守善等人于2008年2月1日申请的，于2015年6月3日公告的第CN101497436B号中国公告专利申请。

可以理解，上述碳纳米管拉膜、带状碳纳米管膜或长碳纳米管膜均为一自支撑结构，可无需基底支撑，自支撑存在。且该碳纳米管拉膜、带状碳纳米管膜或长碳纳米管膜为多个时，可共面且无间隙铺设或/和层叠铺设，从而制备不同面积与厚度的碳纳米管结构。在由多个相互层叠的碳纳米管膜组成的碳纳米管结构中，相邻两个碳纳米管膜中的碳纳米管的排列方向相同。

所述碳纳米管线状结构包括非扭转的碳纳米管线、扭转的碳纳米管线或其组合。所述碳纳米管线状结构可为单根或多根。当为多根时，该多根碳纳米管线状结构可共面且沿一个方向平行排列或堆叠且沿一个方向平行排列设置；当为单根时，该单根碳纳米管线状结构可在一平面内有序弯折成一膜状结构，且除弯折部分之外，该碳纳米管线状结构其它部分可看作并排且相互平行排列。

请参阅图6，该非扭转的碳纳米管线包括多个沿该非扭转的碳纳米管线长度方向排列的碳纳米管。具体地，该非扭转的碳纳米管线包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该非扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米~100微米。非扭转的碳纳米管线为将碳纳米管拉膜通过有机溶剂处理得到。具体地，将有机溶剂浸润所述碳纳米管拉膜的整个表面，在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，碳纳米管拉膜中的相互平行的多个碳纳米管通过范德华力紧密结合，从而使碳纳米管拉膜收缩为一非扭转的碳纳米管线。该有机溶剂为挥发性有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本实施例中采用乙醇。通过有机溶剂处理的非扭转碳纳米管线与未经有机溶剂处理的碳纳米管膜相比，比表面积减小，粘性降低。所述碳纳米管线状结构及其制备方法请参见范守善等人于2005年12月16日申请的，于2009年6月17日公告第CN100500556B号中国公告专利申请。

所述扭转的碳纳米管线为采用一机械力将所述碳纳米管拉膜两端沿相反方向扭转获得。请参阅图7，该扭转的碳纳米管线包括多个绕该扭转的碳纳米管线轴向螺旋排列并沿线的一端向另一端延伸的碳纳米管，该多个碳纳米管也可看作为沿一个确定的方向延伸。具体地，该扭转的碳纳米管线包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米~100微米。进一步地，可采用一挥发性有机溶剂处理该扭转的碳纳米管线。在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，处理后的扭转的碳纳米管线中相邻的碳纳米管通过范德华力紧密结合，使扭转的碳纳米管线的比表面积减小，密度及强度增大。

若所述碳纳米管结构为碳纳米管膜或碳纳米管线状结构的组合时，所述碳纳米管膜中碳纳米管与碳纳米管线状结构沿相同方向排列。

可以理解，上述碳纳米管结构均包括多个沿相同方向平行排列的碳纳米管、碳纳米管线状结构或其组合。

所述碳纳米管结构厚度可以根据需要选择，以满足所述探测元件102能够检测所测光波长，又不会产生太大误差。优选地，所述碳纳米管结构的厚度为0.5纳米～5微米。若所述碳纳米管结构厚度太大（如超过5微米），所述碳纳米管结构中碳纳米管与光作用不完全，造成测量误差较大。

所述探测元件102可进一步包括一绝缘基底106，所述绝缘基底106用于支撑所述碳纳米管结构。所述碳纳米管结构设置于该绝缘基底106的其中一表面。所述绝缘基底106的材料不限，可选择为玻璃、石英、陶瓷、金刚石等硬性材料，也可选择塑料、树脂等柔性材料，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺等。本实施例中，该探测元件102包括一绝缘基底106，该绝缘基底106为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

进一步，所述探测元件102可为一旋转结构，即可在所处平面内任意旋转，使得当具有一固定方向的偏振光照射碳纳米管结构时，所述探测元件102可通过旋转，使碳纳米管结构中碳纳米管的延伸方向与偏振光的方向形成任意角度的取值。进一步，所述探测元件102与所述预处理器120分别在两个相互平行的平面内相对旋转设置，以调节偏振光的方向与碳纳米管的延伸方向的夹角角度。

具体地，对于一延伸方向确定的碳纳米管膜，当采用不同方向的偏振光或不同波长的偏振光照射该碳纳米管膜时，偏振光的穿透率是不同的。请参阅图8，当偏振光的方向与碳纳米管延伸方向夹角确定时，随着波长的增加，偏振光的穿透率呈单调上升趋势；当偏振光的波长确定时，改变其偏振方向，偏振光的穿透率会有明显改变。从图中可以看出，当偏振光的偏振方向与碳纳米管的延伸方向平行时，偏振光的穿透率最低；当偏振光的方向与碳纳米管的延伸方向垂直时，偏振光的穿透率最高。光在穿过碳纳米管的过程中，未穿透的光的能量主要是被碳纳米管吸收。因此，当偏振光的方向与碳纳米管的延伸方向平行时，碳纳米管对光的吸收最强烈，当偏振光的方向与碳纳米管的延伸方向垂直时，碳纳米管对光的吸收最弱。采用偏振光照射碳纳米管结构的一端时，被碳纳米管结构吸收的光会转化为热能，并在碳纳米管结构中产生温差，继而产生温差电势。根据碳纳米管结构的温差或电压变化规律，该碳纳米管结构可检测出偏振光的波长。

进一步，所述碳纳米管结构还可为P型半导体碳纳米管层2021和N型半导体碳纳米管层2022接触设置形成的具有P-N结的碳纳米管结构。所述P型半导体碳纳米管层2021与N型半导体碳纳米管层2022的排列方式可为层叠设置或在同一平面内并排设置。当所述P型半导体碳纳米管层2021与N型半导体碳纳米管层2022在同一平面内并排设置时，P型半导体碳纳米管层2021中碳纳米管的延伸方向与N型半导体碳纳米管层2022碳纳米管的延伸方向相同，且P型半导体碳纳米管层2021与N型半导体碳纳米管层2022两者的接触面与碳纳米管的延伸方向垂直；当所述P型半导体碳纳米管层2021与N型半导体碳纳米管层2022层叠设置时，P型半导体碳纳米管层2021与N型半导体碳纳米管层2022层的接触面与碳纳米管延伸方向平行。可以理解，当所述碳纳米管结构层叠排列时，也可形成P-N-P或N-P-N式“夹心”结构，但需要满足所述P型半导体碳纳米管层2021与N型半导体碳纳米管层2022分别与第一电极203，第二电极204电连接。本实施例中，所述P型半导体碳纳米管层2021与N型半导体碳纳米管层2022为在同一平面内并排设置。

当采用入射光照射该碳纳米管结构时，在P-N结的作用下，入射光的光能并没有转化为热能，而是直接转化为电能。这时，碳纳米管结构中被入射光照射的部分和未被照射的部分的温度差异很小，可忽略不计。这时，入射光对碳纳米管的作用由热电效应转为光电效应，减少了中间能量的损失，同时，该结构增强了碳纳米管结构对入射光的敏感度，使得测量更加精确。

所述第一电极103和第二电极104由导电材料组成，其形状结构不限。所述第一电极103和第二电极104可选择为金属、ITO、导电胶、导电聚合物以及导电碳纳米管等。所述金属材料可以为铝、铜、钨、钼、金、钛、钯或任意组合的合金。具体地，所述第一电极103和第二电极104可选择为层状、棒状、块状或其它形状。本实施例中，所述第一电极103和第二电极104为间隔设置于所述碳纳米管结构在碳纳米管延伸方向上相对两端，且设置于碳纳米管结构表面的铜电极。

所述测量装置105可为电压测量装置或热电偶装置中的一种，用于测量所述碳纳米管结构的电势变化或温差变化。该测量装置105通过该第一电极103、第二电极104与所述碳纳米管结构电连接，当所述碳纳米管结构由于温差产生电势时，这时该碳纳米管结构相当于一电源，在回路中即可产生电流，所述测量装置105进而可直接测得该碳纳米管结构的电势，而不需要额外设置其它任何电源装置。当所述测量装置105为热电偶装置时，该热电偶装置直接测量所述碳纳米管结构两端的温差。所述测量装置105在测量碳纳米管结构时，其测量位置可按照需要选择。优选地，当偏振光照射碳纳米管结构沿碳纳米管延伸方向的一端部表面时，所述测量装置105测量该端部表面与远离该端部表面的另一端部表面的温度差或电势差。进一步，当碳纳米管结构包括一P型半导体碳纳米管层和一N型半导体碳纳米管层设置形成一P-N结时，偏振光照射至该P-N结，这时，所述测量装置测量该碳纳米管结构远离该P-N结两端部的电势差。

所述信号处理模组108与光波长检测器107电连接，具体地，所述信号处理模组108与测量装置105相连，用于对该测量装置105的测量值进行分析计算，再将计算得到的信号数据与所述存储器140中初始信号数据进行对比，再根据对比结果发送工作指令至所述开关单元13。具体地，所述信号处理模组108对所述测量装置105测量的碳纳米管结构的电势差或温度差进行分析计算，所述电势差或温度差经过计算转换为光线的波长值。进一步，所述信号处理模组108读取存储器140中的初始信号数据，将计算得到的光线的波长值与初始信号数据比较，并根据对比结果发送工作指令至开关单元13。

使用中，进一步对所述光波长分析器100测量光波长的原理作详细说明。

当一束入射光入射时，该入射光的功率确定，设为P，波长设为λ。由图8可知，延伸方向确定的碳纳米管对于不同方向的偏振光的穿透率是不同的，当碳纳米管的延伸方向的与偏振光的方向的夹角确定时，光线的穿透率与波长值一一对应，形成光线穿透率-夹角-波长值的数据库。现将穿透率记为T，碳纳米管延伸方向与偏振光方向平行时的穿透率记为T_λII，碳纳米管延伸方向与偏振光方向垂直时的穿透率记为T_λ⊥。当所述偏振光入射所述碳纳米管结构时，碳纳米管结构内产生温差，继而转化为电能，设能量转化效率为β，其中β只和制备的碳纳米管器件有关，和碳纳米管的延伸方向无关。

这时，所述碳纳米管结构两端的电势差U满足公式(1)，

U= (1)

其中，R为碳纳米管结构的电阻，需要说明的是，本发明中在温度变化范围不大的情况下，碳纳米管结构的电阻近似恒定。同时，对于结构已经确定的碳纳米管结构，其电阻为定值，与光的偏振方向和波长等其他外界因素无关。

现以碳纳米管延伸方向与偏振光方向平行和垂直为例，进一步进行推导说明：

碳纳米管延伸方向与偏振光的方向平行时，碳纳米管结构的电势差为U_II，则U_II=；

碳纳米管延伸方向与偏振光的方向垂直时，碳纳米管结构的电势差为U_⊥，则U_⊥=；

定义K=，则K====，

从图8中可以看出，当碳纳米管延伸方向与偏振光方向的夹角差值为定值时，当取任意波长的入射光，其穿透率差值也是近似固定的。所以，T_λ⊥－T_λII＝Ｃ，C为一定值。则，

K== (2)

从公式(2)中可以看出，K值与T_λ⊥的值是单调对应的，又T_λ⊥在碳纳米管延伸方向与偏振光方向的夹角确定时，随波长的增加而增加。因此，K值同入射光的波长是单调对应的。

将公式(2)变换形式可得，

T_λ⊥=1- (3)

由公式(3)可知，T_λ⊥的值可通过K计算得到，而通过碳纳米管结构在不同条件下的电势差U_II和U_⊥可计算得到K值，又当碳纳米管延伸方向与偏振光方向的夹角确定时，偏振光穿透率的数值对应唯一波长值。因此，可通过在穿透率与波长值的数据库中，根据穿透率的数值对应得到光的波长值。又，由塞贝克效应可得，U=ρ ΔT，其中，ρ为塞贝克系数，与材料本身有关。由此可知，当所述碳纳米管结构的电压值变化时，其温差也在相应变化，因此，当在碳纳米管两端连接热电偶时，可相应根据温差计算得到入射光的波长值。

所述存储器140内存储有光线波长值数据，其中，所述光线的波长值大于等于300nm的光线数据。具体地，在所述光线波长值数据中可确立初始信号数据为标准数据，为后续的测量数据提供比对标准。

所述调制器130的作用是向存储器140中写入标准数据。具体地，所述调制器130按需要将光波长检测器中测量的信号数据经过处理后写入存储器140，并成为标准数据，该标准数据可为后续的测量数据提供标准。当写入存储器140中的标准数据需要重新校正时，可通过所述调制器130重新处理测量数据并写入存储器140中，以确立新的标准数据。所述初始信号数据为调制器130写入存储器140中的标准数据，可通过调制器130按需要进行设定和更改校正。

所述开关单元13根据所述信号处理模组108发出的工作指令，执行相应动作。该开关单元13常态下为闭合状态，当所述信号处理模组108作出执行的工作指令时，该开关单元13打开；当所述信号处理模组108作出不执行的工作指令时，该开关单元13则仍处于闭合状态。

请参阅图9，本发明第二实施例提供一种门禁系统20，其包括：一光波长识别器12，一开关单元13，一门框21以及与该门框21配套的门扇22。所述光波长识别器12设置于门扇22上，用于识别光线波长，并作出判断，根据判断对比结果发出工作指令。所述开关单元13用于接收所述光波长识别器12的工作指令，并使门禁系统20处于开启或闭合的状态。具体地，当开关单元13执行开启指令时，门扇22与门框21间的连接断开，门禁系统20开启；当开关单元13执行闭合指令时，门扇22与门框仍为连接状态，门禁系统20闭合。

可以理解，所述光识别开关装置10不限于只应用于上述门禁系统中，还可应用于多种设置有开关的设备中，如密码锁、停车场栏杆设备、家用电器开关装置等。

所述光波长识别器12可与第一实施例中描述相同。进一步，该光波长识别器中的光波长分析器100还可包括多个光波长检测器107，所述多个光波长检测器107分别独立检测光线波长，且每个光波长检测器107对应于存储器中的一个初始信号。可以理解，当使用多个该光波长检测器107时，相当于对该光识别开关装置10进行加密，当所述光波长检测器107进行光线检测时，每个光波长检测器107检测的光线信号均与存储器中的初始信号吻合，所述光波长识别器12才会作出开启指令，否则，则会作出闭合指令。

本发明提供的光识别开关装置10具有以下优点：通过采用碳纳米管结构识别特定波长作出判断信号，原理可靠，人为不易确切判断光线波长；所述光识别开关装置10的结构简单，操作方便，成本低。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化，当然这些依据本发明精神所作的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (14)

1.一种光识别开关装置，其包括：

一光线发射器，用于发射光线至该光波长识别器；

一光波长识别器，用于识别所述光线发射器发射的光线，作出对比判断，并根据对比结果发出工作指令；以及

一开关单元，根据所述光波长识别器作出的工作指令执行打开或闭合动作；

其特征在于，所述光波长识别器包括一光波长分析器，一调制器，一存储器；该光波长分析器用于对接收到的光线信号分析处理，并发送工作指令至开关单元，所述存储器用于存储光线信号数据，所述调制器用于向存储器中写入标准数据；所述光波长分析器包括至少一光波长检测器和一信号处理模组，所述光波长检测器包括一探测元件以及一测量装置；所述探测元件包括一碳纳米管结构，该碳纳米管结构包括多个碳纳米管沿同一方向延伸，所述光线信号入射至该碳纳米管结构的部分表面，所述测量装置用于测量所述碳纳米管结构的电势差或温度差；所述信号处理模组与光波长检测器电连接，用于对该测量装置的测量值进行分析计算，再将计算得到的信号数据与所述存储器中初始信号数据进行对比，再根据对比结果发送工作指令至所述开关单元。

2.如权利要求1所述的光识别开关装置，其特征在于，所述光波长识别器进一步包括一预处理器，用于将入射至光波长分析器前的光线信号起偏为偏振光。

3.如权利要求2所述的光识别开关装置，其特征在于，所述预处理器为偏振片，或偏振片与滤波片、分光镜的组合。

4.如权利要求2所述的光识别开关装置，其特征在于，所述预处理器与所述碳纳米管结构分别在两个相互平行的平面内相对旋转，以调节偏振光的方向与碳纳米管的延伸方向的夹角角度。

5.如权利要求1所述的光识别开关装置，其特征在于，所述光波长识别器进一步包括一接收器，用于收集需入射至光波长分析器的光线信号。

6.如权利要求1所述的光识别开关装置，其特征在于，所述探测元件为悬空设置。

7.如权利要求1所述的光识别开关装置，其特征在于，所述探测元件为一碳纳米管层，该碳纳米管层由多个碳纳米管组成，在所述延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。

8.如权利要求7所述的光识别开关装置，其特征在于，所述光线信号入射至碳纳米管层在碳纳米管延伸方向上的一端部表面，所述测量装置用于测量碳纳米管层所述端部表面与远离该端部的另一端部表面所产生的温度差或电势差。

9.如权利要求1所述的光识别开关装置，其特征在于，所述探测元件为一碳纳米管层，该碳纳米管层包括一P型半导体碳纳米管层和一N型半导体碳纳米管层设置形成一P-N结，所述P型半导体碳纳米管层与N型半导体碳纳米管层层叠设置或并排设置。

10.如权利要求9所述的光识别开关装置，其特征在于，所述光线信号入射至所述碳纳米管层的P-N结，所述测量装置用于测量碳纳米管层远离P-N结两端部的电势差。

11.如权利要求1所述的光识别开关装置，其特征在于，所述测量装置为电压测量装置或热电偶装置。

12.如权利要求1所述的光识别开关装置，其特征在于，所述信号处理模组用于将碳纳米管结构的电势差或温度差计算转换为入射至碳纳米管结构的光线波长值。

13.如权利要求1所述的光识别开关装置，其特征在于，所述光波长检测器进一步包括一第一电极和一第二电极，所述第一电极和第二电极分别与所述碳纳米管结构电连接。

14.如权利要求1所述的光识别开关装置，其特征在于，所述光波长分析器包括多个光波长检测器，所述多个光波长检测器分别独立检测光线波长，且每个光波长检测器分别对应存储器中的一个初始信号数据。