CN112033533A - 一种石墨烯波导式太赫兹脉冲能量探测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种石墨烯波导式太赫兹脉冲能量探测装置，第一固定部和第二固定部置于基底上，第一波导部、传感部、第二波导部依次连接，形成波导结构，波导结构的第一波导部一端固定在第一固定部上，波导结构的第二波导部一端固定在第二固定部上，波导结构呈悬空状态，第一波导部、第二波导部、传感部的材料为石墨烯。应用时，太赫兹源发出太赫兹波并耦合进入第一波导部，太赫兹波沿波导结构传播，太赫兹探测器探测传播到第二波导部的透射太赫兹谱；待测太赫兹脉冲照射传感部，通过测量透射太赫兹谱中共振波长的变化，实现太赫兹脉冲能量探测。本发明具有太赫兹脉冲能量探测灵敏度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及太赫兹脉冲能量探测领域，具体涉及一种石墨烯波导式太赫兹脉冲能量探测装置。
背景技术
太赫兹脉冲在通讯和检测中非常重要。太赫兹脉冲能量探测是太赫兹波应用的重要环节，目前缺乏高灵敏太赫兹脉冲能量探测手段。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种石墨烯波导式太赫兹脉冲能量探测装置，包括：基底、第一固定部、第二固定部、传感部、第一波导部、第二波导部；第一固定部和第二固定部置于基底上，第一波导部、传感部、第二波导部依次连接，形成波导结构，波导结构的第一波导部一端固定在第一固定部上，波导结构的第二波导部一端固定在第二固定部上，波导结构呈悬空状态，第一波导部、第二波导部、传感部的材料为石墨烯。
更进一步地，第一波导部和第二波导部为条形，第一波导部和波导部的宽度相同。
更进一步地，在第一波导部和传感部之间设有第一连接部，第一连接部的材料为石墨烯。
更进一步地，第一连接部的宽度小于第一波导部和传感部的宽度。
更进一步地，在第二波导部和传感部之间设有第二连接部，第二连接部的材料为石墨烯。
更进一步地，第二连接部的宽度小于第二波导部和传感部的宽度。
更进一步地，传感部为矩形。
更进一步地，传感部包括第一梯形部和第二梯形部，第一梯形部和所述第二梯形部的短底边相对，第一梯形部和第二梯形部联通第一连接部和第二连接部。
更进一步地，传感部中石墨烯的层数多于第一连接部和第二连接部中的石墨烯层数。
更进一步地，传感部、第一波导部、第二波导部、第一连接部、第二连接部中石墨烯的层数少于10层。
本发明的有益效果：本发明提供了一种石墨烯波导式太赫兹脉冲能量探测装置，第一固定部和第二固定部置于基底上，第一波导部、传感部、第二波导部依次连接，形成波导结构，波导结构的第一波导部一端固定在第一固定部上，波导结构的第二波导部一端固定在第二固定部上，波导结构呈悬空状态，第一波导部、第二波导部、传感部的材料为石墨烯。应用时，太赫兹源发出太赫兹波并耦合进入第一波导部，太赫兹波沿波导结构传播，太赫兹探测器探测传播到第二波导部的透射太赫兹谱；待测太赫兹脉冲照射传感部，传感部产生光热效应，传感部的介电常数发生变化，从而改变了传感部的共振波长，通过测量透射太赫兹谱中共振波长的变化，实现太赫兹脉冲能量探测。因为传感部的共振波长对传感部的介电常数非常敏感，所以本发明具有太赫兹脉冲能量探测灵敏度高的优点。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是一种石墨烯波导式太赫兹脉冲能量探测装置的示意图。
图2是一种波导结构的示意图。
图3是又一种波导结构的示意图。
图中：1、基底；2、第一固定部；3、第二固定部；4、传感部；5、第一波导部；6、第二波导部；7、第一连接部；8、第二连接部。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
本发明提供了一种石墨烯波导式太赫兹脉冲能量探测装置。如图1所示，该石墨烯波导式太赫兹脉冲能量探测装置包括基底1、第一固定部2、第二固定部3、传感部4、第一波导部5、第二波导部6。第一固定部2和第二固定部3置于基底1上，第一固定部2和第二固定部3为绝缘材料，基底1的材料为二氧化硅。第一波导部5、传感部6、第二波导7部依次连接，形成波导结构，以便于太赫兹电磁波沿波导结构传播。波导结构的第一波导部5一端固定在第一固定部2上。也就是说，第一波导部5的一端固定在第一固定部2上，第一波导部5的另一端连接传感部4。波导结构的第二波导部6一端固定在第二固定部3上。也就是说，第二波导部6的一端固定在第二固定部3上，第二波导部6的另一端连接传感部4。波导结构呈悬空状态，波导结构不与基底1接触。第一波导部5和第二波导部6为条形，第一波导部5和第二波导部6的宽度相同。第一波导部5、第二波导部、传感部4的材料为石墨烯。
应用时，太赫兹源发出太赫兹波并耦合进入第一波导部5，太赫兹波沿波导结构传播，太赫兹探测器探测传播到第二波导部6的透射太赫兹谱；待测太赫兹脉冲照射传感部4，传感部4产生光热效应，传感部4的介电常数发生变化，从而改变了传感部4的共振波长，通过测量透射太赫兹谱中共振波长的变化，实现太赫兹脉冲能量探测。因为传感部4的共振波长对传感部4的介电常数非常敏感，所以本发明具有太赫兹脉冲能量探测灵敏度高的优点。
更进一步地，从太赫兹源发出的太赫兹波长范围不与待测太赫兹脉冲中所包含的波长范围重叠，以防止待测太赫兹脉冲中的电磁波传播到第二波导部6并被太赫兹探测器接收，从而造成实验误差。
更进一步地，第一波导部5、第二波导部6、传感部4中石墨烯的层数少于10层。这样一来，当传感部4吸收太赫兹脉冲时，能够更多地改变传感部4的介电常数，从而更多地改变传感部4的共振波长，从而实现更高灵敏度的太赫兹脉冲能量探测。
实施例2
在实施例1的基础上，如图2所示，在第一波导部5和传感部4之间设有第一连接部7，第一连接部7的材料为石墨烯。第一连接部7的宽度小于第一波导部5和传感部4的宽度。在第二波导部6和传感部4之间设有第二连接部8，第二连接部8的材料为石墨烯。第二连接部8的宽度小于第二波导部6和传感部4的宽度。第一连接部7和第二连接部8中石墨烯的层数少于10层。传感部4为矩形。这样一来，一方面，当待测太赫兹脉冲照射传感部时，传感部4产生热，由于第一连接部7和第二连接部8的宽度小于第一波导部5、第二波导部6和传感部4的宽度，较少的热传递到第一波导部5或第二波导部6，这样热量更集中在传感部4处，更多地改变传感部4的介电常数，从而更多地移动传感部4的共振波长，从而提高太赫兹脉冲能量探测的灵敏度；另一方面，由于第一连接部7和第二连接部8的宽度小于第一波导部5、第二波导部6和传感部4的宽度，能量被更多地限制在传感部4内，引发更强的共振，导致透射谱中谷信号具有更小的半峰宽，从而提高共振波长探测的分辨率，从而提高太赫兹脉冲能量探测的灵敏度。此外，第一连接部7还具有连接第一波导部5和传感部4的功能；第二连接部8还具有连接第二波导部6和传感部4的功能。
更进一步地，传感部4中石墨烯的层数多于第一连接部7和第二连接部8中的石墨烯层数，以便于在传感部4内形成更强的共振，减小透射谱中谷信号的半峰宽，提高太赫兹脉冲能量探测的灵敏度。
更进一步地，传感部4内设有孔洞，以增强传感部4对太赫兹脉冲的吸收。
实施例3
在实施例2的基础上，如图3所示，传感部4包括第一梯形部和第二梯形部，第一梯形部和第二梯形部的短底边相对，第一梯形部和第二梯形部联通第一连接部7和第二连接部8。这样一来，增加了第一连接部7和第二连接部8的长度，传感部4产生的热更难以传导至第一波导部5或第二波导部6，从而更多地改变传感部4的介电常数，从而提高太赫兹脉冲能量探测的灵敏度。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种石墨烯波导式太赫兹脉冲能量探测装置，其特征在于，包括：基底、第一固定部、第二固定部、传感部、第一波导部、第二波导部；所述第一固定部和所述第二固定部置于所述基底上，所述第一波导部、所述传感部、所述第二波导部依次连接，形成波导结构，所述波导结构的所述第一波导部一端固定在所述第一固定部上，所述波导结构的所述第二波导部一端固定在所述第二固定部上，所述波导结构呈悬空状态，所述第一波导部、所述第二波导部、所述传感部的材料为石墨烯。
2.如权利要求1所述的石墨烯波导式太赫兹脉冲能量探测装置，其特征在于：所述第一波导部和所述第二波导部为条形，所述第一波导部和所述波导部的宽度相同。
3.如权利要求2所述的石墨烯波导式太赫兹脉冲能量探测装置，其特征在于：在所述第一波导部和所述传感部之间设有第一连接部，所述第一连接部的材料为石墨烯。
4.如权利要求3所述的石墨烯波导式太赫兹脉冲能量探测装置，其特征在于：所述第一连接部的宽度小于所述第一波导部和所述传感部的宽度。
5.如权利要求4所述的石墨烯波导式太赫兹脉冲能量探测装置，其特征在于：在所述第二波导部和所述传感部之间设有第二连接部，所述第二连接部的材料为石墨烯。
6.如权利要求5所述的石墨烯波导式太赫兹脉冲能量探测装置，其特征在于：所述第二连接部的宽度小于所述第二波导部和所述传感部的宽度。
7.如权利要求6所述的石墨烯波导式太赫兹脉冲能量探测装置，其特征在于：所述传感部为矩形。
8.如权利要求5所述的石墨烯波导式太赫兹脉冲能量探测装置，其特征在于：所述传感部包括第一梯形部和第二梯形部，所述第一梯形部和所述第二梯形部的短底边相对，所述第一梯形部和所述第二梯形部联通所述第一连接部和所述第二连接部。
9.如权利要求7或8所述的石墨烯波导式太赫兹脉冲能量探测装置，其特征在于：所述传感部中石墨烯的层数多于所述第一连接部和所述第二连接部中的石墨烯层数。
10.如权利要求9所述的石墨烯波导式太赫兹脉冲能量探测装置，其特征在于：所述传感部、所述第一波导部、所述第二波导部、所述第一连接部、所述第二连接部中石墨烯的层数少于10层。
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