CN107942538A - 电控太赫兹波幅度控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电控太赫兹波幅度控制器。它包括顶层石英玻璃、上层石墨烯、液晶盒、电极、垫片、下层石墨烯、底层石英玻璃、直流电源；顶层石英玻璃的下层为上层石墨烯，上层石墨烯的下层为液晶盒，液晶盒下层为下层石墨烯，下层石墨烯的下层为底层石英玻璃；液晶盒的内部装有液晶并且液晶盒左右两边各有一个垫片，上层石墨烯的底部左侧和下层石墨烯的上部右侧各放置一个电极，通过电压源给电极供电，从而给整个幅度控制器供电压；太赫兹信号从幅度控制器上方垂直输入，依次经过顶层石英玻璃、上石墨烯层、液晶盒、下层石墨烯、底层石英玻璃后垂直输出，通过调节施加在上下两层石墨烯之间的电压强度来控制太赫兹波输出幅度的强度，从而实现太赫兹信号的幅度可控制功能。本发明具有结构紧凑新颖、控制效果好、控制原理简单等优点。

Description

电控太赫兹波幅度控制器
技术领域
本发明涉及太赫兹波幅度控制器，尤其涉及一种电控太赫兹波幅度控制器。
背景技术
近年来，作为连接电磁波谱上发展已相当成熟的毫米波和红外光之间的太赫兹波无疑是一个崭新的研究领域，其在各个方面都潜藏着巨大的价值。太赫兹波频率0.1～10THz，相应波长为0.03mm～3mm。长期以来，由于缺乏有效的太赫兹波产生和检测方法，与传统的微波技术和光学技术相比较，人们对该波段电磁辐射性质的了解甚少，以至于该波段成为了电磁波谱中的太赫兹空隙。随着太赫兹辐射源和探测技术的突破，太赫兹独特的优越特性被发现并在材料科学、气体探测、生物和医学检测、通信等方面展示出巨大的应用前景。可以说太赫兹技术科学不仅是科学技术发展中的重要基础问题，又是新一代信息产业以及基础科学发展的重大需求。由此，太赫兹功能器件是继太赫兹源和探测技术之后最亟待解决的关键技术之一，是构建太赫兹应用系统的核心。
目前已经报道的太赫兹器件包含有：太赫兹吸收器、太赫兹功分器、太赫兹偏振器、太赫兹分束器等，这些功能器件的出现极大地促进了太赫兹技术的发展。但是要把太赫兹技术应用到太赫兹通信、太赫兹检测等技术领域，太赫兹幅度器也是不可或缺的太赫兹器件。所以本发明利用石墨烯与液晶结合设计了一种结构新颖、控制效果好、控制原理简单的的太赫兹波幅度控制器。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种电控太赫兹波幅度控制器。本发明所采用的具体技术方案如下：
电控太赫兹波幅度控制器，它包括顶层石英玻璃、上层石墨烯、液晶盒、电极、垫片、下层石墨烯、底层石英玻璃、直流电源；顶层石英玻璃的下层为上层石墨烯，上层石墨烯的下层为液晶盒，液晶盒下层为下层石墨烯，下层石墨烯的下层为底层石英玻璃；液晶盒的内部装有液晶并且液晶盒左右两边各有一个垫片，上层石墨烯的底部左侧和下层石墨烯的上部右侧各放置一个电极，通过电压源给电极供电，从而给整个幅度控制器供电压；太赫兹信号从幅度控制器上方垂直输入，依次经过顶层石英玻璃、上石墨烯层、液晶盒、下层石墨烯、底层石英玻璃后垂直输出，通过调节施加在上下两层石墨烯之间的电压强度来控制太赫兹波输出幅度的强度，从而实现太赫兹信号的幅度可控制功能。
基于上述方案，可进一步采用如下优选方式：
所述的顶层石英玻璃和底层石英玻璃的几何参数相同，长度和宽度均为1.2mm～1.3mm，厚度为400μm～405μm。所述的上层石墨烯和下层石墨烯的几何参数相同，长度和宽度均为1.2mm～1.3mm，厚度为0.35nm。所述的液晶盒的长为0.8mm～0.9mm，宽为0.85mm～0.90mm，厚度为100μm，垫片的材料是二氧化硅，长度为0.8mm～0.9mm，宽度为0.15mm～0.215mm，厚度为100μm。所述的电极材料是铬/金，长为1.2mm～1.3mm，宽为0.15mm～0.215mm，厚度为74μm～76μm。所述的电源是直流电压源，调节区间0～3V。
本发明具有结构紧凑新颖、控制效果好、控制原理简单等优点。其他具体优点将通过具体实施方式进行说明。
附图说明：
图1是电控太赫兹波幅度控制器的三维结构图；
图2是电控太赫兹波幅度控制器的前视图；
图3是电控太赫兹波幅度控制器结构三维剖面图；
图4是电控太赫兹波幅度控制器的性能图曲线图。
具体实施方式
如图1～3所示，电控太赫兹波幅度控制器，包括顶层石英玻璃1、上层石墨烯2、液晶盒3、电极4、垫片5、下层石墨烯6、底层石英玻璃7、直流电源8；顶层石英玻璃1的下层为上层石墨烯2，上层石墨烯2的下层为液晶盒3，液晶盒3下层为下层石墨烯6，下层石墨烯6的下层为底层石英玻璃7；液晶盒3的内部装有液晶并且液晶盒左右两边各有一个垫片5，上层石墨烯2的底部左侧和下层石墨烯6的上部右侧各放置一个电极，通过电压源8给电极供电，从而给整个幅度控制器供电压；太赫兹信号从幅度控制器上方垂直输入，依次经过顶层石英玻璃1、上石墨烯层2、液晶盒3、下层石墨烯6、底层石英玻璃7后垂直输出，通过调节施加在上下两层石墨烯之间的电压强度来控制太赫兹波输出幅度的强度，从而实现太赫兹信号的幅度可控制功能。
所述的顶层石英玻璃1和底层石英玻璃7的几何参数相同，长度和宽度均为1.2mm～1.3mm，厚度为400μm～405μm。所述的上层石墨烯2和下层石墨烯6的几何参数相同，长度和宽度均为1.2mm～1.3mm，厚度为0.35nm。所述的液晶盒3的长为0.8mm～0.9mm，宽为0.85mm～0.90mm，厚度为100μm，垫片5的材料是二氧化硅，长度为0.8mm～0.9mm，宽度为0.15mm～0.215mm，厚度为100μm。所述的电极4材料是铬/金，长为1.2mm～1.3mm，宽为0.15mm～0.215mm，厚度为74μm～76μm。所述的电源8是直流电压源，调节区间0～3V。
实施例1
本实施例中，电控太赫兹波幅度控制器的结构和各部件的形状如上所述，因此不再赘述。但各部件的具体参数如下，石英玻璃的长度和宽度均为1.2mm～1.3mm，厚度为400μm～405μm；石墨烯的长度和宽度均为1.2mm～1.3mm，厚度为0.35nm；液晶盒的长为0.8mm～0.9mm，宽为0.85mm～0.90mm，厚度为100μm；垫片的长度为0.8mm～0.9mm，宽度为0.15mm～0.215mm，厚度为100μm；电极材料是铬/金，长为1.2mm～1.3mm，宽为0.15mm～0.215mm，厚度为74μm～76μm；电源是直流电压源，调节区间0～3V。电极与直流电压源相连；太赫兹信号从幅度控制器的上方垂直输入，依次经过顶层石英玻璃、上石墨烯层、液晶盒、下层石墨烯、底层石英玻璃后垂直输出。电控太赫兹波幅度控制器的各项性能指标采用COMSOLMultiphysics软件进行测试，图4是电控太赫兹波幅度控制器的性能图曲线图。从图4可以看出，随着直流电压源电压从0.3V增加到3.0V，太赫兹波的透射率在不断降低但是其透射峰所在的频点只有少许偏移，所以本发明实现了太赫兹波幅度的控制。

Claims (6)

1.一种电控太赫兹波幅度控制器，其特征在于它包括顶层石英玻璃(1)、上层石墨烯(2)、液晶盒(3)、电极(4)、垫片(5)、下层石墨烯(6)、底层石英玻璃(7)、直流电源(8)；顶层石英玻璃(1)的下层为上层石墨烯(2)，上层石墨烯(2)的下层为液晶盒(3)，液晶盒(3)下层为下层石墨烯(6)，下层石墨烯(6)的下层为底层石英玻璃(7)；液晶盒(3)的内部装有液晶并且液晶盒左右两边各有一个垫片(5)，上层石墨烯(2)的底部左侧和下层石墨烯(6)的上部右侧各放置一个电极，通过电压源(8)给电极供电，从而给整个幅度控制器供电压；太赫兹信号从幅度控制器上方垂直输入，依次经过顶层石英玻璃(1)、上石墨烯层(2)、液晶盒(3)、下层石墨烯(6)、底层石英玻璃(7)后垂直输出，通过调节施加在上下两层石墨烯之间的电压强度来控制太赫兹波输出幅度的强度，从而实现太赫兹信号的幅度可控制功能。
2.根据权利的要求1所述的一种电控太赫兹波幅度控制器，其特征在于所述的顶层石英玻璃(1)和底层石英玻璃(7)的几何参数相同，长度和宽度均为1.2mm～1.3mm，厚度为400μm～405μm。
3.根据权利的要求1所述的一种电控太赫兹波幅度控制器，其特征在于所述的上层石墨烯(2)和下层石墨烯(6)的几何参数相同，长度和宽度均为1.2mm～1.3mm，厚度为0.35nm。
4.根据权利的要求1所述的一种电控太赫兹波幅度控制器，其特征在于所述的液晶盒(3)的长为0.8mm～0.9mm，宽为0.85mm～0.90mm，厚度为100μm，垫片(5)的材料是二氧化硅，长度为0.8mm～0.9mm，宽度为0.15mm～0.215mm，厚度为100μm。
5.根据权利的要求1所述的一种电控太赫兹波幅度控制器，其特征在于所述的电极(4)材料是铬/金，长为1.2mm～1.3mm，宽为0.15mm～0.215mm，厚度为74μm～76μm。
6.根据权利的要求1所述的一种电控太赫兹波幅度控制器，其特征在于所述的电源(8)是直流电压源，调节区间0～3V。
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