TWI639865B - 一種太赫茲波通訊方法 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種太赫茲波通訊方法，其包括以下步驟：提供一太赫茲波源，並使該太赫茲波源激發產生太赫茲波；在所述太赫茲波源的出射面一側設置一奈米碳管結構，使該太赫茲波源產生的太赫茲波透過該奈米碳管結構後形成太赫茲調製波發射出去，其中，該奈米碳管結構包括複數個沿同一方向定向延伸的奈米碳管；通過控制所述太赫茲波源發射的太赫茲波的波長範圍隨時間的變化規律對所述太赫茲調製波進行加密；採用一太赫茲波接收裝置接收加密後的太赫茲調製波，並計算所述太赫茲波的穿透率；以及根據所述太赫茲波的穿透率變化規律對該加密後的太赫茲調製波進行解密。
Description
本發明涉太赫茲波檢測、調製以及應用技術領域。
太赫茲波通常指的是頻率在0.1THz~10THz，波長在30μm~3mm之間的電磁波，其波段在微波和紅外光之間，屬於遠紅外波段。由於缺乏有效的產生方法和檢測手段，科學家對於該波段電磁輻射性質的瞭解非常有限。
近十幾年來，超快雷射技術的迅速發展，為太赫茲波的產生提供了穩定、可靠的激發光源，使太赫茲波的產生和應用得到了蓬勃發展。然而，由於太赫茲源發射功率較低，而熱背景雜訊相對較高，需要高靈敏度的探測手段探測太赫茲信號。目前，人們對太赫茲波的性能認識比較少。故，如何檢測、調製以及應用太赫茲波成為研究的熱點。
本申請發明人研究發現，通過奈米碳管結構可以調節太赫茲波的穿透率，即，太赫茲波的穿透率隨著波數或波長呈波峰波谷交替形狀。而且，通過調節所述奈米碳管結構的溫度，或者調節奈米碳管結構中奈米碳管的延伸方向與太赫茲波偏振方向的夾角，可以進一步調節該波峰波谷形狀。鑒於此，本發明提供一種太赫茲波發射裝置、一種太赫茲波通訊裝置以及一種太赫茲波波長檢測裝置。
一種太赫茲波通訊方法，其包括以下步驟：提供一太赫茲波源，並使該太赫茲波源激發產生太赫茲波；在所述太赫茲波源的出射面一側設置一奈米碳管結構，使該太赫茲波源產生的太赫茲波透過該奈米碳管結構後形成太赫
茲調製波發射出去，其中，該奈米碳管結構包括複數個沿同一方向定向延伸的奈米碳管；通過控制所述太赫茲波源發射的太赫茲波的波長範圍隨時間的變化規律對所述太赫茲調製波進行加密；採用一太赫茲波接收裝置接收加密後的太赫茲調製波，並計算所述太赫茲波的穿透率；以及根據所述太赫茲波的穿透率變化規律對該加密後的太赫茲調製波進行解密。
如上述太赫茲波通訊方法，其中，所述奈米碳管結構包括一奈米碳管膜，所述奈米碳管膜包括複數個通過凡得瓦力首尾相連的奈米碳管束，每一奈米碳管束包括複數個相互平行的奈米碳管。
如上述太赫茲波通訊方法，其中，所述複數個奈米碳管的表面包覆有金屬導電層。
如上述太赫茲波通訊方法，其中，所述奈米碳管結構的邊緣固定於一支撐框架上，中間部分通過該支撐框架懸空設置。
如上述太赫茲波通訊方法，其中，所述太赫茲波的穿透率呈波峰波谷交替現象，而且相鄰的波峰或波谷的波形均不相同，採用不同的波峰或波谷代表不同的信號。
如上述太赫茲波通訊方法，其中，所述太赫茲波的穿透率呈波峰波谷交替現象，而且相鄰的波峰或波谷的波形均不相同，採用這些波峰或波谷的組合代表不同的信號。
如上述太赫茲波通訊方法，其中，所述控制太赫茲波源發射的太赫茲波的波長範圍隨時間的變化規律的同時進一步包括：有規律地改變所述奈米碳管的延伸方向與太赫茲波偏振方向的夾角對所述太赫茲調製波進行二次加密。
如上述太赫茲波通訊方法，其中，所述有規律地改變所述奈米碳管的延伸方向與太赫茲波偏振方向的夾角的方法為有規律的旋轉所述奈米碳管結構。
如上述太赫茲波通訊方法，其中，所述控制太赫茲波源發射的太赫茲波的波長範圍隨時間的變化規律的同時進一步包括：有規律地加熱所述奈米碳管結構對所述太赫茲調製波進行二次加密。
如上述太赫茲波通訊方法，其中，所述有規律地加熱所述奈米碳管結構的方法為有規律地向所述奈米碳管結構兩端施加電壓。
相較於先前技術，本發明的太赫茲波通訊方法，通過奈米碳管結構對太赫茲波的調製規律對太赫茲波進行加密，結構簡單，保密性好。
10,10A,10B,10C‧‧‧太赫茲波發射裝置
10D,10E,10F,10G‧‧‧太赫茲波通訊裝置
10H,10I,10J,10K‧‧‧太赫茲波波長檢測裝置
11‧‧‧太赫茲波源
111‧‧‧出射面
12‧‧‧調製裝置
120‧‧‧支撐框架
121‧‧‧奈米碳管結構
13‧‧‧旋轉裝置
14‧‧‧真空容器
15‧‧‧加熱裝置
151‧‧‧第一電極
152‧‧‧第二電極
153‧‧‧電源
154‧‧‧加熱膜
16‧‧‧太赫茲波接收裝置
161‧‧‧入射面
17‧‧‧解密裝置
171,191‧‧‧控制模組
172,192‧‧‧計算模組
173,193‧‧‧比較模組
174,194‧‧‧通訊模組
175,195‧‧‧存儲模組
18‧‧‧加密裝置
19‧‧‧電腦
20‧‧‧移動裝置
圖1為本發明實施例1提供的太赫茲波發射裝置的結構示意圖。
圖2為本發明實施例1提供的太赫茲波發射裝置的調製裝置的結構示意圖。
圖3為本發明實施例1採用的奈米碳管拉膜的掃描電鏡照片。
圖4為本發明實施例1採用的非扭轉的奈米碳管線的掃描電鏡照片。
圖5為本發明實施例1採用的扭轉的奈米碳管線的掃描電鏡照片。
圖6為本發明實施例1的同一方向設置的奈米碳管拉膜對遠紅外波段的太赫茲波的穿透率測試結果。
圖7為本發明實施例1的同一方向設置的奈米碳管拉膜對中紅外波段的太赫茲波的穿透率測試結果。
圖8為本發明實施例1的交叉設置的奈米碳管拉膜對遠紅外波段的太赫茲波的穿透率測試結果。
圖9為本發明實施例2的同一方向設置的包覆預製層的奈米碳管拉膜對遠紅外波段的太赫茲波的穿透率測試結果。
圖10為本發明實施例2的同一方向設置的包覆預製層的奈米碳管拉膜對中紅外波段的太赫茲波的穿透率測試結果。
圖11為本發明實施例3提供的太赫茲波發射裝置的結構示意圖。
圖12為本發明實施例3提供的太赫茲波發射裝置的調製裝置和旋轉裝置的結構示意圖。
圖13為本發明實施例3的同一方向設置的奈米碳管拉膜每次旋轉15度角後對遠紅外波段的太赫茲波的穿透率測試結果。
圖14為本發明實施例3的同一方向設置的奈米碳管拉膜旋轉0度和90度角後對遠紅外波段的太赫茲波的穿透率測試結果。
圖15為本發明實施例3的同一方向設置的奈米碳管拉膜旋轉60度和150度角後對遠紅外波段的太赫茲波的穿透率測試結果。
圖16為本發明實施例3的同一方向設置的奈米碳管拉膜旋轉0度和180度角後對遠紅外波段的太赫茲波的穿透率測試結果。
圖17為本發明實施例4提供的太赫茲波發射裝置的結構示意圖。
圖18為本發明實施例4提供的太赫茲波發射裝置的調製裝置和加熱裝置的結構示意圖。
圖19為圖18沿線S-S的剖視圖。
圖20為本發明實施例4提供的太赫茲波發射裝置的另一種加熱裝置的結構示意圖。
圖21為本發明實施例4的同一方向設置的單層奈米碳管拉膜施加不同電壓加熱後對中紅外波段的太赫茲波的穿透率測試結果。
圖22為本發明實施例4的同一方向設置的單層奈米碳管拉膜施加不同電壓加熱後對遠紅外波段的太赫茲波的穿透率測試結果。
圖23為本發明實施例4的同一方向設置的雙層奈米碳管拉膜施加不同電壓加熱後對遠紅外波段的太赫茲波的穿透率測試結果。
圖24為本發明實施例5提供的太赫茲波發射裝置的結構示意圖。
圖25為本發明實施例6提供的太赫茲波通訊裝置的結構示意圖。
圖26為本發明實施例6提供的太赫茲波通訊裝置的解密裝置的模組示意圖。
圖27為本發明實施例7提供的太赫茲波通訊裝置的結構示意圖。
圖28為本發明實施例8提供的太赫茲波通訊裝置的結構示意圖。
圖29為本發明實施例9提供的太赫茲波通訊裝置的結構示意圖。
圖30為本發明實施例10提供的太赫茲波波長檢測裝置的結構示意圖。
圖31為本發明實施例10提供的太赫茲波波長檢測裝置的電腦的模組示意圖。
圖32為本發明實施例11提供的太赫茲波波長檢測裝置的結構示意圖。
圖33為本發明實施例12提供的太赫茲波波長檢測裝置的結構示意圖。
圖34為本發明實施例13提供的太赫茲波波長檢測裝置的結構示意圖。
下面將結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
實施例1
請參閱圖1，本發明實施例1提供一種太赫茲波發射裝置10，其包括一太赫茲波源11以及一置於該太赫茲波源11的出射面111一側的調製裝置12。所述太赫茲波源11用於激發太赫茲波。所述太赫茲波源11激發的太赫茲波經該調製裝置12調製後形成太赫茲調製波並發射出去。
所述太赫茲波源11的結構不限，可以為不相干的熱輻射光源、寬波段脈衝(T-ray)光源或窄波段的連續波光源。
請參閱圖2，所述調製裝置12包括一支撐框架120以及一奈米碳管結構121。所述支撐框架120的形狀和尺寸可以根據需要選擇。所述支撐框架120到的材料不限，可以為金屬、聚合物、玻璃、陶瓷或碳材料等。所述支撐框架120定義一開口。所述奈米碳管結構121的邊緣固定於該支撐框架120上，且中間部分通過該支撐框架120懸空設置。所述奈米碳管結構121可以通過粘結劑固定於所述支撐框架120上。所述奈米碳管結構121可以直接設置於所述太赫茲波源11的出射面111上，也可以與所述太赫茲波源11的出射面111間隔設置。當所述奈米碳管結構121可以直接設置於所述太赫茲波源11的出射面111上時，所述支撐框架120可以省略。
所述奈米碳管結構121包括複數個沿同一方向定向延伸的奈米碳管且形成複數個均勻分佈的微孔。所述複數個奈米碳管通過範德華力緊密連接從而使該奈米碳管結構121形成一自支撐結構。所謂自支撐結構是指該結構可以無需一支撐體而保持一特定的膜狀結構。因而，所述奈米碳管結構121具有自支撐性而可部分懸空設置。所述奈米碳管平行於所述奈米碳管結構121的表面。所述奈米碳管包括單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管及多壁奈米碳管中的一種或多種。所述單壁奈米碳管的直徑為0.5奈米~10奈米，雙壁奈米碳管的直徑為1.0奈米~15奈米，多壁奈米碳管的直徑為1.5奈米~50奈米。所述奈米碳管的長
度大於50微米。優選地，該奈米碳管的長度為200微米~900微米。該微孔的尺寸為1奈米~0.5微米。具體地，所述奈米碳管結構121可以包括至少一奈米碳管拉膜或複數個平行且間隔設置的奈米碳管線。所述奈米碳管線可以是非扭轉的奈米碳管線或扭轉的奈米碳管線。
請參閱圖3，該奈米碳管拉膜包括複數個連續且定向延伸的奈米碳管束。該複數個奈米碳管束通過範德華力首尾相連。每一奈米碳管束包括複數個相互平行的奈米碳管，該複數個相互平行的奈米碳管通過範德華力緊密結合。該奈米碳管束的直徑為10奈米~200奈米，優選的，10奈米~100奈米。該奈米碳管拉膜中的奈米碳管沿同一方向擇優取向排列。所述奈米碳管拉膜包括複數個微孔。該微孔為一貫穿該奈米碳管拉膜的厚度方向的通孔。該微孔可為孔隙和/或間隙。當所述奈米碳管結構121僅包括單層奈米碳管拉膜時，該奈米碳管拉膜中相鄰的奈米碳管片段之間具有間隙，其中，該間隙的尺寸為1奈米~0.5微米。所述奈米碳管拉膜的厚度為0.01微米~100微米。可以理解，在由多層奈米碳管拉膜組成的奈米碳管結構121中，相鄰兩個奈米碳管拉膜中的奈米碳管的排列方向相同。所述奈米碳管拉膜可以通過拉取一奈米碳管陣列直接獲得。所述奈米碳管拉膜的結構及其製備方法請參見範守善等人於2007年2月12日申請的，於2010年7月11公告的第I327177號台灣公告專利申請“奈米碳管薄膜結構及其製備方法”，申請人：鴻海精密工業股份有限公司。為節省篇幅，僅引用此，但上述申請所有技術揭露也應視為本發明申請技術揭露的一部分。
請參閱圖4，該非扭轉的奈米碳管線包括複數個沿該非扭轉的奈米碳管線長度方向排列的奈米碳管。具體地，該非扭轉的奈米碳管線包括複數個奈米碳管片段，該複數個奈米碳管片段通過範德華力首尾相連，每一奈米碳管片段包括複數個相互平行並通過範德華力緊密結合的奈米碳管。該奈米碳管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該非扭轉的奈米碳管線長度不限，直徑為0.5奈米~100微米。非扭轉的奈米碳管線為將奈米碳管拉膜通過有機溶劑處理得到。具體地，將有機溶劑浸潤所述奈米碳管拉膜的整個表面，在揮發性有機溶劑揮發時產生的表面張力的作用下，奈米碳管拉膜中的相互平行的複數個奈米碳管通過範德華力緊密結合，從而使奈米碳管拉膜收縮為一非扭轉的奈米碳管線。該有機溶劑為揮發性有機溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷
或氯仿，本實施例中採用乙醇。通過有機溶劑處理的非扭轉的奈米碳管線與未經有機溶劑處理的奈米碳管膜相比，比表面積減小，粘性降低。
所述扭轉的奈米碳管線為採用一機械力將所述奈米碳管拉膜兩端沿相反方向扭轉獲得。請參閱圖5，該扭轉的奈米碳管線包括複數個繞該扭轉的奈米碳管線軸向螺旋排列的奈米碳管。具體地，該扭轉的奈米碳管線包括複數個奈米碳管片段，該複數個奈米碳管片段通過範德華力首尾相連，每一奈米碳管片段包括複數個相互平行並通過範德華力緊密結合的奈米碳管。該奈米碳管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該扭轉的奈米碳管線長度不限，直徑為0.5奈米~100微米。進一步地，可採用一揮發性有機溶劑處理該扭轉的奈米碳管線。在揮發性有機溶劑揮發時產生的表面張力的作用下，處理後的扭轉的奈米碳管線中相鄰的奈米碳管通過範德華力緊密結合，使扭轉的奈米碳管線的比表面積減小，密度及強度增大。
所述奈米碳管線及其製備方法請參見範守善等人於2002年11月5日申請的，2008年11月27日公告的第I303239號台灣公告專利“一種奈米碳管繩及其製造方法”，申請人：鴻海精密工業股份有限公司，以及2005年12月16日申請的，2009年7月21日公告的第I312337號台灣公告專利“奈米碳管絲之製作方法”，申請人：鴻海精密工業股份有限公司。為節省篇幅，僅引用此，但上述申請所有技術揭露也應視為本發明申請技術揭露的一部分。
本發明實施例1進一步提供一種產生太赫茲調製波的方法，該方法包括以下步驟：步驟S11，提供一太赫茲波源11，並使該太赫茲波源11激發產生太赫茲波；以及步驟S12，在所述太赫茲波源11的出射面111一側設置一奈米碳管結構121，使該太赫茲波源11產生的太赫茲波透過該奈米碳管結構121後發射出去，其中，該奈米碳管結構121包括複數個沿同一方向定向延伸的奈米碳管。
所述步驟S12中，太赫茲波源11產生的太赫茲波經過所述奈米碳管結構121調製後形成太赫茲偏振波。
本申請發明人研究發現，通過奈米碳管結構121可以調節太赫茲波的穿透率，即，太赫茲波的穿透率隨著波數或波長呈波峰波谷交替形狀。本實施例中，分別採用1層、2層、3層、4層、5層的奈米碳管拉膜進行測量，多層
奈米碳管拉膜的奈米碳管的延伸方向相同，且奈米碳管的延伸方向分別為水平方向和豎直方向。
參見圖6，在波數為680~30，波長範圍為15微米~300微米的遠紅外波段，無論奈米碳管的延伸方向是水平方向還是豎直方向，太赫茲波的穿透率隨著波數均呈明顯的波峰波谷交替形狀。而且，當奈米碳管的延伸方向分別為水平方向和豎直方向時，該波峰波谷正好相反。例如，在波數為475~300範圍內，當奈米碳管的延伸方向為水平方向時，該穿透率呈波谷形狀，而當奈米碳管的延伸方向為豎直方向時，該穿透率呈波峰形狀。另外，隨著奈米碳管拉膜層數的增加，太赫茲波的穿透率逐漸下降，但隨著波數任然呈波峰波谷交替形狀。而且，隨著奈米碳管拉膜層數的增加，當奈米碳管的延伸方向分別為水平方向和豎直方向時，該波峰波谷的反差也逐漸增大。例如，在波數為475~300範圍內，隨著奈米碳管拉膜層數的增加，該波峰波谷的反差也明顯逐漸增大。
參見圖7，在波數為7500~400，波長範圍為1.3微米~25微米的中紅外波段，無論奈米碳管的延伸方向是水平方向還是豎直方向，太赫茲波的穿透率隨著波數也呈一定的波峰波谷交替形狀，但與遠紅外波段相比，波峰波谷交替現象沒那麼明顯。另外，隨著奈米碳管拉膜層數的增加，太赫茲波的穿透率逐漸下降。但是波峰波谷交替現象卻逐漸加強。例如，採用5層的奈米碳管拉膜時，已經可以看出明顯的波峰波谷交替現象。
進一步，本實施例中，分別採用2層和4層的交叉的奈米碳管拉膜進行測量。其中，採用2層奈米碳管拉膜時，2層奈米碳管拉膜的奈米碳管的延伸方向垂直。而採用4層奈米碳管拉膜時，第1和第3層奈米碳管拉膜中的奈米碳管的延伸方向相同，第2和第4層奈米碳管拉膜中的奈米碳管的延伸方向相同，且，第1和第2層奈米碳管拉膜中的奈米碳管的延伸方向垂直。參見圖8，在遠紅外波段，當將2層和4層的交叉的奈米碳管拉膜旋轉0度、90度、180度以及270度時，測量結果基本相同，且沒有波峰波谷交替現象。由此可見，上述波峰波谷交替現象，是由於奈米碳管結構121中的奈米碳管週期性定向排列伸造成的。由於相鄰奈米碳管間的縫隙與太赫茲波的波長相當，太赫茲波透過奈米碳管結構121時發生干涉，故產生波峰波谷交替現象。該波峰波谷交替現象在宏觀上表現為偏振特性。
實施例2
本發明實施例2提供的太赫茲波發射裝置10與本發明實施例1提供的太赫茲波發射裝置10結構基本相同，其區別在於，所述奈米碳管結構121中沿同一方向定向延伸的奈米碳管的表面包覆有一層預製層。優選地，所述預製層包覆於每個奈米碳管的整個表面。
所述預製層的材料可為金、鎳、鈦、鐵、鋁、鈦、鉻等金屬、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氧化鉿等金屬氧化物、金屬氮化物、或金屬硫化物等中的至少一種。可以理解，所述預製層的材料不限於上述列舉材料，還可以為二氧化矽等非金屬氧化物、碳化矽等非金屬碳化物或氮化矽等非金屬氮化物等，只要可以物理性的沈積於所述奈米碳管結構121的表面，且將奈米碳管包覆即可。所述物理性的沈積是指所述預製層不與所述奈米碳管結構121發生化學反應，而是通過範德華力與所述奈米碳管結構121緊密結合，並附於所述奈米碳管結構121中奈米碳管的表面。所述預製層的厚度不限，可為3奈米~50奈米。
本實施例中，通過電子束蒸鍍法在單層奈米碳管拉膜的表面分別設置三氧化二鋁層和金層作為預製層進行測量，其中，預製層厚度分別為15奈米和30奈米，奈米碳管的延伸方向分別為水平方向和豎直方向。
參見圖9，在遠紅外波段，無論奈米碳管的延伸方向是水平方向還是豎直方向，波峰波谷交替現象仍然明顯。但是，相對於純奈米碳管拉膜，包覆三氧化二鋁層後，波峰波谷交替現象有所減弱，而包覆金層後，波峰波谷交替現象明顯增強。並且，包覆金層後的樣品的穿透率在低波數有明顯的上升趨勢，這個對於純奈米碳管結構121是沒有的。另外，隨著金層厚度增加，太赫茲波的穿透率整體下降，但波峰波谷交替現象仍然明顯。
參見圖10，在中紅外波段，包覆金層的單層奈米碳管拉膜比純的單層奈米碳管拉膜穿透率明顯下降，但是波峰波谷交替現象卻比純的單層奈米碳管拉膜明顯增強。而包覆三氧化二鋁層後的單層奈米碳管拉膜，波峰波谷交替現象幾乎消失。
作為典型的金屬材料，金對於電磁波能量的吸收主要來源於其載流子電子。這同奈米碳管膜材料是類似的。只不過，由於金的電子數量要遠遠多於奈米碳管，故少量金的引入即可對奈米碳管膜的透過率有相當大的影響。從這一點出發，通過金屬蒸鍍，我們可以有效地調節奈米碳管膜的透過率。通過
和金屬氧化物的鍍膜對比表明，奈米碳管的透過率行為確實同電子相關，稱為電子調控。並且通過電子對透過率的調控範圍較廣，涵蓋整個中紅外到遠紅外區間。調控對鍍膜厚度不敏感，對材料更加敏感。另外，由於蒸鍍的金屬層的奈米碳管膜的波峰波谷交替現象顯增強，這表明金屬層本身也可以產生波峰波谷交替現象。當奈米碳管膜表面蒸鍍金屬層後，相當於結構相同的奈米碳管膜和金屬層分別對太赫茲波透射進行調製和疊加。
實施例3
請參閱圖11-12，本發明實施例3提供一種太赫茲波發射裝置10A，其包括一太赫茲波源11、一置於該太赫茲波源11的出射面111一側的調製裝置12以及一旋轉裝置13。
本發明實施例3提供的太赫茲波發射裝置10A與本發明實施例1提供的太赫茲波發射裝置10結構基本相同，其區別在於，進一步包括一旋轉裝置13。所述旋轉裝置13用於旋轉所述太赫茲波源11或/和調製裝置12，從而調節所述奈米碳管結構121中奈米碳管的延伸方向與太赫茲波偏振方向的夾角。所述旋轉裝置13也可以安裝在所述太赫茲波源11上，也可以安裝在所述調製裝置12上。或者，分別在所述太赫茲波源11和調製裝置12上各安裝一個旋轉裝置13。
本實施例中，所述旋轉裝置13與該支撐框架120連接，用於旋轉該支撐框架120，從使所述奈米碳管結構121在其所在平面內旋轉。所述旋轉裝置13至少包括電機以及控制模組。所述奈米碳管結構121旋轉角度的精度小於等於5度，優選地，旋轉角度的精度為1度。
可以理解，由於太赫茲波實際偏振方向無法事先確定，本實施例定義垂直於地面的方向基準，以奈米碳管延伸方向垂直於地面為0度角。當只有所述奈米碳管結構121旋轉時，所述奈米碳管結構121旋轉的角度就是所述奈米碳管結構121中奈米碳管的延伸方向與太赫茲波偏振方向的夾角。當所述奈米碳管結構121和所述太赫茲波源11同時旋轉時，根據所述奈米碳管結構121和所述太赫茲波源11各自旋轉的角度即可計算出所述奈米碳管結構121中奈米碳管的延伸方向與太赫茲波偏振方向的夾角。例如，當所述奈米碳管結構121和所述太赫茲波源11旋轉方向相同時，該夾角為所述奈米碳管結構121和所述太
赫茲波源11各自旋轉角度的差。當所述奈米碳管結構121和所述太赫茲波源11旋轉方向相反時，該夾角為所述奈米碳管結構121和所述太赫茲波源11各自旋轉角度的和。
本發明實施例3進一步提供一種產生太赫茲調製波的方法，該方法包括以下步驟：步驟S31，提供一太赫茲波源11，並使該太赫茲波源11激發產生太赫茲波；步驟S32，在所述太赫茲波源11的出射面111一側設置一奈米碳管結構121，使該太赫茲波源11產生的太赫茲波透過該奈米碳管結構121後發射出去，其中，該奈米碳管結構121包括複數個沿同一方向定向延伸的奈米碳管；以及步驟S33，旋轉所述太赫茲波源11或/和調製裝置12，從而調節所述奈米碳管結構121中奈米碳管的延伸方向與太赫茲波偏振方向的夾角。
本實施例採用單層奈米碳管拉膜進行測量，以奈米碳管延伸方向垂直於地面為0度角起，每隔15度測量一次，一直到180度。參見圖13，上述波峰波谷交替現象呈週期性變化。即，隨著奈米碳管拉膜旋轉，波峰與波谷之間逐漸相互轉化。參見圖14-15，當奈米碳管拉膜旋轉90度之後，波峰變為波谷，波谷變為波峰，且相差90度的兩個角度下，波峰波谷呈對稱狀。參見圖16，當奈米碳管拉膜旋轉180度之後，波峰波谷形狀與0度角的波峰波谷形狀相同。
實施例4
請參閱圖17，本發明實施例3提供一種太赫茲波發射裝置10B，其包括一太赫茲波源11、一置於該太赫茲波源11的出射面111一側的調製裝置12、一真空容器14以及一加熱裝置15。
本發明實施例4提供的太赫茲波發射裝置10B與本發明實施例1提供的太赫茲波發射裝置10結構基本相同，其區別在於，進一步包括真空容器14和加熱裝置15。所述加熱裝置15用於加熱所述奈米碳管結構121。所述調製裝置12設置於所述真空容器14內，用於保護所述調製裝置12的奈米碳管結構121，以防止該奈米碳管結構121被加熱後氧化。尤其，當所述奈米碳管結構121表面包覆金屬層後，加熱時金屬層很容易形成金屬氧化物。可以理解，由於奈米碳管結構121設置於真空容器14內，所述加熱裝置15可以為設置於所述真空容器14內的專門電加熱裝置，也可以設置於真空容器14外的光加熱裝置，例如鐳射
加熱。優選地，通過對該奈米碳管結構121施加電壓來實現加熱，而不引入奈米碳管結構121以外的其他加熱裝置。因為其他加熱裝置與奈米碳管結構121之間的熱交換主要通過熱輻射進行，而熱輻射會引入其他電磁波，從而對太赫茲波的調節形成干擾。
所述真空容器14採用太赫茲波可以穿透的材料製備，例如玻璃或透明樹脂。所述真空容器14的真空度要求不高，只要壓強低於100帕即可。可以理解，所述真空容器14內也可以填充惰性氣體。實驗測試表明通過向奈米碳管結構121施加電壓加熱，由於熱平衡需要一個過程，需要一定加熱時間才能得到穩定收斂的測量結果。尤其在真空環境中，達到熱平衡需要的時間更長，這也影響的調製的速度。為此本發明提出兩個方案提高加熱調製的速度。方案一為：在大氣環境中，即在所述真空容器14內填充一個大氣壓的空氣，施加電壓加熱該奈米碳管結構121，但是加熱溫度控制在300攝氏度以內，以防止該奈米碳管結構121氧化。方案二為：在所述真空容器14內填充惰性氣體。這樣既可以獲得較快的熱調製的速度又可以獲得較明顯的調製特徵。
本實施例中，所述加熱裝置15包括一第一電極151、一第二電極152以及一電源153。所述第一電極151與第二電極152間隔設置，且分別與所述電源153電連接。所述第一電極151或第二電極152為金屬層或金屬片。所述第一電極151與第二電極152固定於所述支撐框架120上，且與所述奈米碳管結構121電連接。所述奈米碳管結構121夾持在所述支撐框架120與所述第一電極151或第二電極152之間。所述電源153可以為交流電源或直流電源。當通過所述第一電極151和第二電極152向所述奈米碳管結構121施加電壓時，所述奈米碳管結構121會自身發熱。
請參閱圖18-19，具體地，所述奈米碳管結構121的長度大於所述支撐框架120在長度方向的尺寸。所述奈米碳管結構121設置於所述支撐框架120的一表面，且兩端分別彎折後設置於所述支撐框架120的背面。所述第一電極151或第二電極152均為金屬環，套設於所述支撐框架120上，從而使得所述支撐框架120正面和背面的奈米碳管結構121均夾持在所述支撐框架120與所述第一電極151或第二電極152之間。
可以理解，本實施例中，所述奈米碳管結構121同時作為加熱元件使用。在另一個實施例中，所述加熱裝置15可以包括專門的加熱元件。例如，
請參閱圖20，所述加熱裝置15包括一太赫茲波可以穿透的加熱膜154，該加熱膜154設置於該真空容器14的內壁上且於該所述第一電極151和第二電極152電連接。所述加熱膜154與所述奈米碳管結構121間隔設置。所述加熱膜154的材料可以為ITO。
本發明實施例4進一步提供一種產生太赫茲調製波的方法，該方法包括以下步驟：步驟S41，提供一太赫茲波源11，並使該太赫茲波源11激發產生太赫茲波；步驟S42，在所述太赫茲波源11的出射面111一側設置一奈米碳管結構121，使該太赫茲波源11產生的太赫茲波透過該奈米碳管結構121後發射出去，其中，該奈米碳管結構121包括複數個沿同一方向定向延伸的奈米碳管；以及步驟S43，加熱所述奈米碳管結構121。
所述步驟S43中，加熱所述奈米碳管結構121的過程還可以包括改變所述奈米碳管結構121的溫度。本實施例中，通過向所述奈米碳管結構121沿著奈米碳管延伸方向的兩端施加電壓加熱所述奈米碳管結構121。所述施加的電壓範圍為0V~200V。進一步，向所述奈米碳管結構121沿著奈米碳管延伸方向的兩端施加的電壓可以為恒壓也可以為變化的電壓。
本實施例的第1次測試中，採用單層奈米碳管拉膜進行測量，奈米碳管的延伸方向分別為水平和豎直，施加電壓分別為0V、30V、60V以及90V。參見圖21，在靠近中紅外波段，隨著電壓增大，太赫茲波的穿透率在逐漸下降，而在靠近遠紅外波段，其穿透率則是劇烈下降。波峰波谷交替現象仍然保留，但不明顯。
本實施例的第2次測試中，採用單層奈米碳管拉膜進行測量，奈米碳管的延伸方向分別為水平和豎直，施加電壓分別為0V、20V、40V、60V、80V以及100V。參見圖22，隨著電壓增大，遠紅外波段的穿透率急劇下降，而且可以明顯看出波峰波谷交替現象。另外，隨著電壓增大波峰波谷交替現象呈放大趨勢，一些在無電壓下很弱或者看不出的特徵，在高電壓下趨於明顯。例如，在波數為150，250以及600處附近的波峰和波谷均隨著電壓增大而變得更加明顯。
本實施例的第3次測試中，採用雙層奈米碳管拉膜進行測量，其他參數與第2次測試相同。參見圖23，採用雙層奈米碳管拉膜的測量結果與採用單層奈米碳管拉膜的測量結果基本相同。
可以理解，奈米碳管和傳統的金屬與半導體材料的一個重要區別，在於奈米碳管的聲子行為。作為一種准粒子，聲子在奈米碳管的導熱中起了非常重要的作用。由於電子的熱容量和聲子遠不是一個數量級，奈米碳管高熱導低熱容的性質基本上來自於聲子貢獻。由於電子的熱容量極低，而奈米碳管導熱並非依賴於電子，而是聲子，故，此時奈米碳管的透過率降低主要是由於聲子調控，而與電子並沒有直接關係。
結合實施例2可知，鍍金屬膜對於奈米碳管透過率的影響是涵蓋中紅外和遠紅外波段的，而加熱主要影響的是遠紅外波段。這表明了加熱手段對奈米碳管的影響的確從機理上同鍍金屬膜不同。無論是半導體類型還是金屬類型，奈米碳管的化學鍵的能量較高。遠紅外波段以晶格本身振動為代表的聲子等為主要運動模式，其能量相對較低，主要在遠紅外範圍。這從聲子譜的研究對照中可以得到驗證。
實施例5
請參閱圖24，本發明實施例5提供一種太赫茲波發射裝置10C，其包括一太赫茲波源11、一置於該太赫茲波源11的出射面111一側的調製裝置12、一旋轉裝置13、一真空容器14以及一加熱裝置15。
本發明實施例5提供的太赫茲波發射裝置10C與本發明實施例1提供的太赫茲波發射裝置10結構基本相同，其區別在於，進一步包括旋轉裝置13、真空容器14以及一加熱裝置15。可以理解，本發明實施例5提供的太赫茲波發射裝置10C為實施例3和實施例4的技術方案的結合。具體地，所述旋轉裝置13與所述太赫茲波源11連接，從而使該太赫茲波源11旋轉。
實施例6
請參閱圖25，本發明實施例6提供一種太赫茲波通訊裝置10D，其包括一太赫茲波源11、一置於該太赫茲波源11的出射面111一側的調製裝置12、一旋轉裝置13、一太赫茲波接收裝置16、一解密裝置17以及一加密裝置
18。所述太赫茲波源11發射太赫茲波，所述調製裝置12對所述太赫茲波進行調製，所述加密裝置18通過所述旋轉裝置13對所述太赫茲波進行加密。所述太赫茲波接收裝置16用於接收太赫茲波，並將該太赫茲波的資料發送給所述解密裝置17。所述解密裝置17對接收到的太赫茲波的資料進行解密。
參見圖13可見，當所述旋轉裝置13按照一定規律旋轉所述奈米碳管結構121時，所述太赫茲波的穿透率按照一定規律變化。故，所述旋轉裝置13的旋轉規律與所述太赫茲波的穿透率變化規律對應。當採用所述旋轉裝置13的旋轉規律代表不同的信號時，通過計算接收到的太赫茲波的穿透率變化規律，即可獲得該太赫茲波所傳遞的信號。所述旋轉裝置13的旋轉規律可以根據需要設計，例如，旋轉角等間隔從小到大，旋轉角等間隔從大到小，或旋轉角不等間隔變化。總之，只要有一定規律即可。規律越複雜，保密性越好。所述加密裝置18與所述旋轉裝置13連接，為所述旋轉裝置13的控制電腦。
參見實施例3可知，所述旋轉裝置13的作用為調節所述奈米碳管結構121中奈米碳管的延伸方向與太赫茲波偏振方向的夾角，故，也可以將所述旋轉裝置13設置於所述太赫茲波源11上。所述太赫茲波的穿透率變化規律與所述夾角的變化規律對應。
所述太赫茲波接收裝置16可以為太赫茲波強度檢測裝置，以獲得接收到的太赫茲波的強度資料，並將該強度資料發送給所述解密裝置17。
請參閱圖26，所述解密裝置17為一電腦，其包括一控制模組171、一計算模組172、一比較模組173、一通訊模組174以及一存儲模組175。所述控制模組171控制整個解密裝置17的運行。所述通訊模組174用於與所述太赫茲波接收裝置16之間進行通訊，以獲取所述太赫茲波接收裝置16接收到的太赫茲波的強度資料。所述存儲模組175內部存儲有所述太赫茲波源11發射的太赫茲波的原始強度資料，以及密碼本。所述密碼本包括所述太赫茲波的穿透率變化規律與其傳遞的信號之間的對應關係。所述計算模組172根據所述接收到的太赫茲波的強度資料和存儲的太赫茲波的原始強度資料可以計算出太赫茲波的穿透率。所述比較模組173根據計算出的太赫茲波的穿透率變化規律和密碼本確定其傳遞的信號。
本發明實施例6進一步提供一種採用太赫茲調製波進行通訊的方法，該方法包括以下步驟：
步驟S61，提供一太赫茲波源11，並使該太赫茲波源11激發產生太赫茲波；步驟S62，在所述太赫茲波源11的出射面111一側設置一奈米碳管結構121，使該太赫茲波源11產生的太赫茲波透過該奈米碳管結構121後形成太赫茲調製波發射出去，其中，該奈米碳管結構121包括複數個沿同一方向定向延伸的奈米碳管；步驟S63，通過有規律地改變所述奈米碳管的延伸方向與太赫茲波偏振方向的夾角，對所述太赫茲調製波進行加密；步驟S64，採用一太赫茲波接收裝置16接收加密後的太赫茲調製波，並計算所述太赫茲波的穿透率；以及步驟S65，根據所述太赫茲波的穿透率變化規律對該加密後的太赫茲調製波進行解密。
由於太赫茲波在遠紅外波段比在中紅外波段的波峰波谷交替現象更為明顯，本實施例優選採用波長範圍為15微米~300微米的太赫茲波進行通訊。由於太赫茲波的檢測和調製比較困難，故，本發明採用太赫茲波的通訊方法更為安全。
實施例7
請參閱圖27，本發明實施例7提供一種太赫茲波通訊裝置10E，其包括一太赫茲波源11、一置於該太赫茲波源11的出射面111一側的調製裝置12、一真空容器14、一加熱裝置15、一太赫茲波接收裝置16、一解密裝置17以及一加密裝置18。所述太赫茲波源11發射太赫茲波，所述調製裝置12對所述太赫茲波進行調製，所述加密裝置18通過所述加熱裝置15對所述太赫茲波進行加密。所述太赫茲波接收裝置16用於接收太赫茲波，並將該太赫茲波的資料發送給所述解密裝置17。所述解密裝置17對接收到的太赫茲波的資料進行解密。
本發明實施例7提供的太赫茲波的通訊裝置10E與本發明實施例6提供的太赫茲波的通訊裝置10D結構基本相同，其區別在於，本發明實施例7採用所述加熱裝置15對所述太赫茲波進行加密。
參見圖21-23，隨著溫度升高，太赫茲波的穿透率逐漸下降，而且可以明顯看出波峰波谷交替現象。另外，隨著溫度升高波峰波谷交替現象呈放大趨勢，一些在無電壓下很弱或者看不出的特徵，在高電壓下趨於明顯。也就
是說，所述太赫茲波的穿透率與所述奈米碳管結構121的溫度具有對應關係。只要有規律的加熱所述奈米碳管結構121，所述太赫茲波的穿透率也會按照一定規律變化。故，通過有規律的加熱所述奈米碳管結構121，即可對所述太赫茲波進行加密。
由於所述奈米碳管結構121的溫度與所述加熱裝置15的工作參數，例如功率或電壓有關，只要有規律的調節所述加熱裝置15的工作參數，即可對所述太赫茲波進行加密。本實施例中，採用焦耳熱原理加熱所述奈米碳管結構121，加熱溫度與施加的電壓有關，故，只要有規律的調節施加的電壓，即可對所述太赫茲波進行加密。
另外，也可以在所述真空容器14內設置一溫度感測器(圖未示)，通過該溫度感測器獲得所述奈米碳管結構121的溫度，從而通過所述加熱裝置15有規律的調節所述奈米碳管結構121的溫度。所述加熱溫度低於500攝氏度。優選地，在大氣中所述加熱溫度低於350攝氏度，以防止所述奈米碳管結構121被氧化。
本發明實施例7進一步提供一種採用太赫茲調製波進行通訊的方法，該方法包括以下步驟：步驟S71，提供一太赫茲波源11，並使該太赫茲波源11激發產生太赫茲波；步驟S72，在所述太赫茲波源11的出射面111一側設置一奈米碳管結構121，使該太赫茲波源11產生的太赫茲波透過該奈米碳管結構121後形成太赫茲調製波發射出去，其中，該奈米碳管結構121包括複數個沿同一方向定向延伸的奈米碳管；步驟S73，通過有規律地加熱所述奈米碳管結構121，對所述太赫茲調製波進行加密；步驟S74，採用一太赫茲波接收裝置16接收加密後的太赫茲調製波，並計算所述太赫茲波的穿透率；以及步驟S75，根據所述太赫茲波的穿透率變化規律對該加密後的太赫茲調製波進行解密。
實施例8
請參閱圖28，本發明實施例8提供一種太赫茲波通訊裝置10F，其包括一太赫茲波源11、一置於該太赫茲波源11的出射面111一側的調製裝置12、一旋轉裝置13、一真空容器14、一加熱裝置15、一太赫茲波接收裝置16、一解密裝置17以及一加密裝置18。
所述加密裝置18分別與所述旋轉裝置13和加熱裝置15連接，通過所述旋轉裝置13和加熱裝置15對所述太赫茲波進行加密。本發明實施例8的太赫茲波通訊裝置10F實際為實施例6和7的技術方案的結合。可以理解，本實施例中，所述太赫茲波的穿透率的變化規律為實施例6和7中所述太赫茲波的穿透率的變化規律的疊加。由於將兩個不同的變化規律的疊加，進一步提高了通訊的安全性。
本發明實施例8進一步提供一種採用太赫茲調製波進行通訊的方法，該方法包括以下步驟：步驟S81，提供一太赫茲波源11，並使該太赫茲波源11激發產生太赫茲波；步驟S82，在所述太赫茲波源11的出射面111一側設置一奈米碳管結構121，使該太赫茲波源11產生的太赫茲波透過該奈米碳管結構121後形成太赫茲調製波發射出去，其中，該奈米碳管結構121包括複數個沿同一方向定向延伸的奈米碳管；步驟S83，通過同時有規律地加熱所述奈米碳管結構121和有規律地改變所述奈米碳管的延伸方向與太赫茲波偏振方向的夾角，對所述太赫茲調製波進行加密；步驟S84，採用一太赫茲波接收裝置16接收加密後的太赫茲調製波，並計算所述太赫茲波的穿透率；以及步驟S85，根據所述太赫茲波的穿透率變化規律對該加密後的太赫茲調製波進行解密。
實施例9
請參閱圖29，本發明實施例9提供一種太赫茲波通訊裝置10G，其包括一太赫茲波源11、一置於該太赫茲波源11的出射面111一側的調製裝置12、一太赫茲波接收裝置16、一解密裝置17以及一加密裝置18。所述太赫茲波源11發射太赫茲波，所述調製裝置12對所述太赫茲波進行調製，所述加密裝
置18與所述太赫茲波源11連接，用於對所述太赫茲波進行加密。所述太赫茲波接收裝置16用於接收太赫茲波，並將該太赫茲波的資料發送給所述解密裝置17。所述解密裝置17對接收到的太赫茲波的資料進行解密。
本發明實施例9提供的太赫茲波的通訊裝置10G與本發明實施例6或7提供的太赫茲波的通訊裝置10D、10E結構基本相同，其區別在於，本發明實施例9，採用加密裝置18直接控制所述太赫茲波源11，從而對所述太赫茲波進行加密。故，本發明實施例9可以省略所述加熱裝置15和所述旋轉裝置13。可以理解，本發明實施例9也可以進一步包括所述加熱裝置15和/或所述旋轉裝置13，從而通過將兩個或三個不同的變化規律的疊加，進一步提高了通訊的安全性。
具體地，本實施例中，通過控制所述太赫茲波源11發射的太赫茲波的波長範圍隨時間的規律實現對太赫茲波的加密。參見圖6可見，在波長範圍為15微米~300微米的遠紅外波段，太赫茲波的穿透率呈波峰波谷交替現象，而且，相鄰的波峰或波谷的波形均不相同。例如，當單層奈米碳管膜水平設置時，四個波峰分別對應波數範圍為：600~525、475~300、250~200、150~60，而三個波谷分別對應波數範圍為：525~475、300~250、200~150。採用不同的波峰或波谷代表不同的符號，可以得到7個不同的符號，例如數位1、2、3、4、5、6、7。只要按著時間間隔有規律的將這些波峰或波谷組合，就可以實現對太赫茲波的加密。例如，以每5秒為一個時間段，每個時間段內發送其中一個波峰或波谷，在1分鐘內，就可以得到20個有規律的波峰或波谷，例如20個1~7之間的數字。可以理解，當把單層奈米碳管膜垂直設置時的波峰或波谷也算上，相當於在波長範圍為15微米~300微米的遠紅外波段，可以獲得14個波峰或波谷，即，14個不同的符號。
本發明實施例9進一步提供一種採用太赫茲調製波進行通訊的方法，該方法包括以下步驟：步驟S91，提供一太赫茲波源11，並使該太赫茲波源11激發產生太赫茲波；步驟S92，在所述太赫茲波源11的出射面111一側設置一奈米碳管結構121，使該太赫茲波源11產生的太赫茲波透過該奈米碳管結構121後形成太赫茲調製波發射出去，其中，該奈米碳管結構121包括複數個沿同一方向定向延伸的奈米碳管；
步驟S93，通過控制所述太赫茲波源11發射的太赫茲波的波長範圍隨時間的規律，對所述太赫茲調製波進行加密；步驟S94，採用一太赫茲波接收裝置16接收加密後的太赫茲調製波，並計算所述太赫茲波的穿透率；以及步驟S95，根據所述太赫茲波的穿透率變化規律對該加密後的太赫茲調製波進行解密。
實施例10
請參閱圖30，本發明實施例10提供一種太赫茲波波長檢測裝置10H，其包括一太赫茲波接收裝置16、一調製裝置12、一與該調製裝置12連接的移動裝置20，以及一與該太赫茲波接收裝置16連接的電腦19。
所述移動裝置20用於控制所述調製裝置12，使該調製裝置12可以設置於該太赫茲波接收裝置16的入射面161上，或偏離該入射面161。所述移動裝置20可以為抽拉裝置或旋轉裝置。當所述調製裝置12設置於該太赫茲波接收裝置16的入射面161上時，所述奈米碳管結構121可以與所述入射面161接觸設置或間隔一定距離設置，只要確保被檢測的太赫茲波只能在透過所述奈米碳管結構121之後才能從入射面161進入該太赫茲波接收裝置16即可。當所述調製裝置12偏離該入射面161，被檢測的太赫茲波可以直接從入射面161進入該太赫茲波接收裝置16。此時，所述太赫茲波接收裝置16檢測到所述被檢測的太赫茲波的第一強度資料，並將該第一強度資料發送給所述電腦19。當所述調製裝置12設置於該太赫茲波接收裝置16的入射面161上時，被檢測的太赫茲波只能在透過所述奈米碳管結構121之後才能從入射面161進入該太赫茲波接收裝置16。此時，所述太赫茲波接收裝置16檢測到所述被檢測的太赫茲波的第二強度資料，並將該第二強度資料發送給所述電腦19。
請參閱圖31，所述電腦19包括一控制模組191、一計算模組192、一比較模組193、一通訊模組194以及一存儲模組195。所述控制模組191控制整個電腦19的運行。所述通訊模組194用於與所述太赫茲波接收裝置16之間進行通訊，以獲取所述太赫茲波接收裝置16接收到的太赫茲波的強度資料。所述存儲模組195內部存儲有如圖6-7所示的太赫茲波穿透率與波數的關係資料。所述計算模組192根據該第二強度資料和第一強度資料可以計算出被檢測的太赫
茲波的穿透率曲線。所述比較模組193通過將穿透率曲線與圖6-7的資料進行比對，即可獲得該被檢測的太赫茲波的波長範圍。由圖6可見，不同波長範圍的太赫茲波對應不同的穿透率曲線。該對應關係在遠紅外波段尤其明顯。故，所述電腦19通過將被檢測的太赫茲波的穿透率曲線與圖6-7的資料進行比對，即可獲得該被檢測的太赫茲波的波長範圍。
本發明實施例10進一步提供一種太赫茲波波長檢測方法，該方法包括以下步驟：步驟S101，使被檢測的太赫茲波直接入射在該太赫茲波接收裝置16上，所述太赫茲波接收裝置16檢測到所述被檢測的太赫茲波的第一強度資料；步驟S102，使被檢測的太赫茲波透過所述奈米碳管結構121之後入射在該太赫茲波接收裝置16上，所述太赫茲波接收裝置16檢測到所述被檢測的太赫茲波的第二強度資料；步驟S103，根據該第二強度資料和第一強度資料計算出被檢測的太赫茲波的穿透率曲線；以及步驟S104，通過將穿透率曲線一標準資料進行比對，獲得該被檢測的太赫茲波的波長範圍，其中，該標準資料包括太赫茲波對所述奈米碳管結構121的穿透率與波長的關係。
實施例11
請參閱圖32，本發明實施例11提供一種太赫茲波波長檢測裝置101，其包括一太赫茲波接收裝置16、一調製裝置12、一與該調製裝置12連接的旋轉裝置13，一與該調製裝置12連接的移動裝置20，以及一與該太赫茲波接收裝置16連接的電腦19。
本發明實施例11提供的太赫茲波波長檢測裝置10I與本發明實施例10提供的太赫茲波波長檢測裝置10H結構基本相同，其區別在於，進一步包括一旋轉裝置13。所述旋轉裝置13用於控制所述調製裝置12，使該調製裝置12可以在所述奈米碳管結構121所在的平面內旋轉，從而改變所述奈米碳管結構121中奈米碳管的延伸方向與太赫茲波偏振方向的夾角。此時，所述太赫茲波接收裝置16檢測到所述被檢測的太赫茲波在的不同夾角下的第三強度資料。
所述旋轉裝置13與所述電腦19之間有線或無線連接，使得所述電腦19可以獲取所述旋轉裝置13的旋轉角度。
所述存儲模組195內部進一步存儲有如圖13所示的太赫茲波穿透率與波數以及所述奈米碳管結構121中奈米碳管的延伸方向與太赫茲波偏振方向的夾角的關係資料。所述計算模組192根據該第三強度資料、第一強度資料以及所述旋轉裝置13的旋轉角度可以計算出被檢測的太赫茲波的穿透率曲線與所述旋轉裝置13的旋轉角度的對應關係。所述比較模組193通過將穿透率曲線與所述旋轉裝置13的旋轉角度的對應關係與圖13的資料進行比對，即可獲得該被檢測的太赫茲波的波長範圍。
本發明實施例11進一步提供一種太赫茲波波長檢測方法，該方法包括以下步驟：步驟S111，使被檢測的太赫茲波直接入射在該太赫茲波接收裝置16上，所述太赫茲波接收裝置16檢測到所述被檢測的太赫茲波的第一強度資料；步驟S112，使被檢測的太赫茲波透過所述奈米碳管結構121之後入射在該太赫茲波接收裝置16上，同時改變所述奈米碳管結構121中奈米碳管的延伸方向與太赫茲波偏振方向的夾角，所述太赫茲波接收裝置16檢測到所述被檢測的太赫茲波在的不同夾角下的第三強度資料；步驟S113，根據該第三強度資料、第一強度資料以及所述奈米碳管結構121中奈米碳管的延伸方向與太赫茲波偏振方向的夾角計算出被檢測的太赫茲波的穿透率曲線與所述奈米碳管結構121中奈米碳管的延伸方向與太赫茲波偏振方向的夾角的關係圖；以及步驟S114，通過將穿透率曲線與所述奈米碳管結構121中奈米碳管的延伸方向與太赫茲波偏振方向的夾角的關係與一標準資料進行比對，獲得該被檢測的太赫茲波的波長範圍，其中，該標準資料包括太赫茲波對所述奈米碳管結構121的穿透率與波長以及所述奈米碳管結構121中奈米碳管的延伸方向與太赫茲波偏振方向的夾角的關係。
實施例12
請參閱圖33，本發明實施例12提供一種太赫茲波波長檢測裝置10J，其包括一太赫茲波接收裝置16、一調製裝置12、一真空容器14、一加熱裝置
15，一與該調製裝置12連接的移動裝置20，以及一與該太赫茲波接收裝置16連接的電腦19。
本發明實施例12提供的太赫茲波波長檢測裝置10J與本發明實施例10提供的太赫茲波波長檢測裝置10H結構基本相同，其區別在於，進一步包括該真空容器14以及加熱裝置15。所述加熱裝置15用於加熱所述奈米碳管結構121，從而改變所述奈米碳管結構121的溫度。此時，所述太赫茲波接收裝置16檢測到所述被檢測的太赫茲波在的不同溫度下的第四強度資料。所述加熱裝置15與所述電腦19之間有線或無線連接，使得所述電腦19可以獲取所述加熱裝置15的加熱電壓。
所述存儲模組195內部進一步存儲有如圖21-23所示的太赫茲波穿透率與波數以及所述加熱裝置15的加熱電壓(所述奈米碳管結構121的溫度)的關係資料。所述計算模組192根據該第四強度資料、第一強度資料以及所述加熱裝置15的加熱電壓(所述奈米碳管結構121的溫度)可以計算出被檢測的太赫茲波的穿透率曲線與所述加熱裝置15的加熱電壓(所述奈米碳管結構121的溫度)的對應關係。所述比較模組193通過將穿透率曲線與所述加熱裝置15的加熱電壓(所述奈米碳管結構121的溫度)的對應關係與圖21-23的資料進行比對，即可獲得該被檢測的太赫茲波的波長範圍。
可以理解，採用專門加熱裝置15時，需要一溫度感測器(圖未示)，所述奈米碳管結構121和溫度感測器設置於該真空容器14內，所述加熱裝置15用於加熱該奈米碳管結構121，從而改變所述奈米碳管結構121的溫度。所述存儲模組195內部存儲有太赫茲波對該奈米碳管結構121的穿透率與波數以及所述奈米碳管結構121的溫度的關係資料作為標準資料。
本發明實施例12進一步提供一種太赫茲波波長檢測方法，該方法包括以下步驟：步驟S121，使被檢測的太赫茲波直接入射在該太赫茲波接收裝置16上，所述太赫茲波接收裝置16檢測到所述被檢測的太赫茲波的第一強度資料；步驟S122，使被檢測的太赫茲波透過所述奈米碳管結構121之後入射在該太赫茲波接收裝置16上，同時加熱改變所述奈米碳管結構121的溫度，所述太赫茲波接收裝置16檢測到所述被檢測的太赫茲波在的不同溫度下的第四強度資料；
步驟S123，根據該第四強度資料、第一強度資料以及所述奈米碳管結構121的溫度計算出被檢測的太赫茲波的穿透率曲線與所述奈米碳管結構121的溫度的關係圖；以及步驟S124，通過將穿透率曲線與所述奈米碳管結構121的溫度的關係與一標準資料進行比對，獲得該被檢測的太赫茲波的波長範圍，其中，該標準資料包括太赫茲波對所述奈米碳管結構121的穿透率與波長以及所述奈米碳管結構121的溫度的關係。
實施例13
請參閱圖34，本發明實施例13提供一種太赫茲波波長檢測裝置10K，其包括一太赫茲波接收裝置16、一調製裝置12、一旋轉裝置13、一真空容器14、一加熱裝置15，一與該調製裝置12連接的移動裝置20，以及一與該太赫茲波接收裝置16連接的電腦19。
本發明實施例13提供的太赫茲波波長檢測裝置10K與本發明實施例10提供的太赫茲波波長檢測裝置10H結構基本相同，其區別在於，進一步包括該旋轉裝置13、真空容器14以及加熱裝置15。
可以理解，本發明實施例13提供的太赫茲波波長檢測裝置10K整合了本發明實施例10-12的所有技術方案。本發明實施例13提供的太赫茲波波長檢測裝置10K的工作方法可以為本發明實施例10-12的工作方法中的任意一種。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
Claims (10)
- 一種太赫茲波通訊方法，其包括以下步驟：提供一太赫茲波源，並使該太赫茲波源激發產生太赫茲波；在所述太赫茲波源的出射面一側設置一奈米碳管結構，使該太赫茲波源產生的太赫茲波透過該奈米碳管結構後形成太赫茲調製波發射出去，其中，該奈米碳管結構包括複數個沿同一方向定向延伸的奈米碳管；通過控制所述太赫茲波源發射的太赫茲波的波長範圍隨時間的變化規律對所述太赫茲調製波進行加密；採用一太赫茲波接收裝置接收加密後的太赫茲調製波，並計算所述太赫茲波的穿透率；以及根據所述太赫茲波的穿透率變化規律對該加密後的太赫茲調製波進行解密。
- 如請求項1所述的太赫茲波通訊方法，其中，所述奈米碳管結構包括一奈米碳管膜，所述奈米碳管膜包括複數個通過凡得瓦力首尾相連的奈米碳管束，每一奈米碳管束包括複數個相互平行的奈米碳管。
- 如請求項1所述的太赫茲波通訊方法，其中，所述複數個奈米碳管的表面包覆有金屬導電層。
- 如請求項1所述的太赫茲波通訊方法，其中，所述奈米碳管結構的邊緣固定於一支撐框架上，中間部分通過該支撐框架懸空設置。
- 如請求項1所述的太赫茲波通訊方法，其中，所述太赫茲波的穿透率呈波峰波谷交替現象，而且相鄰的波峰或波谷的波形均不相同，採用不同的波峰或波谷代表不同的信號。
- 如請求項1所述的太赫茲波通訊方法，其中，所述太赫茲波的穿透率呈波峰波谷交替現象，而且相鄰的波峰或波谷的波形均不相同，採用這些波峰或波谷的組合代表不同的信號。
- 如請求項1所述的太赫茲波通訊方法，其中，所述控制太赫茲波源發射的太赫茲波的波長範圍隨時間的變化規律的同時進一步包括：有規律地改變所述奈米碳管的延伸方向與太赫茲波偏振方向的夾角對所述太赫茲調製波進行二次加密。
- 如請求項7所述的太赫茲波通訊方法，其中，所述有規律地改變所述奈米碳管的延伸方向與太赫茲波偏振方向的夾角的方法為有規律的旋轉所述奈米碳管結構。
- 如請求項1所述的太赫茲波通訊方法，其中，所述控制太赫茲波源發射的太赫茲波的波長範圍隨時間的變化規律的同時進一步包括：有規律地加熱所述奈米碳管結構對所述太赫茲調製波進行二次加密。
- 如請求項9所述的太赫茲波通訊方法，其中，所述有規律地加熱所述奈米碳管結構的方法為有規律地向所述奈米碳管結構兩端施加電壓。
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