太赫兹波导器件的制作方法

本实用新型涉及一种太赫兹波导器件，尤其涉及一种基于惰性气体的太赫兹波导器件。
背景技术：
：太赫兹(THz)是指频率从0.1～10THz，介于毫米波和红外光之间的电磁辐射区域。由于太赫兹波在电磁波谱上的特殊位置，它有很多优越的特性和非常重要的学术和应用价值。目前对于太赫兹技术的研究主要集中在探测、成像、传输、频谱等几个方面。然而，由于基管中空气的影响，均匀性差而引起色散，影响了传输的性能。另外，太赫兹波在金属波导管传输的过程中损耗很大，难以进行远距离传输。技术实现要素：由此可见，确有必要提供一种具有更好的传输性能且能够用于远距离传输的太赫兹波导器件。一种太赫兹波导器件，其中，所述太赫兹波导器件包括基管，所述基管为管状结构，且所述基管中填充有惰性气体。在其中一个实施例中，所述基管中填充有氦、氖、氩、氪、氙中的一种或多种。在其中一个实施例中，所述惰性气体填充于所述基管中的整个空间，且所述基管中仅填充有惰性气体。在其中一个实施例中，所述惰性气体在基管中形成均匀的气流场，且所述基管中填充有纯惰性气体。在其中一个实施例中，所述基管为聚合物材料制成的管状结构，所述基管为圆形的空心管，且所述空心管具有光滑的内表面。在其中一个实施例中，所述基管对太赫兹波的折射率为1.4-2.0。在其中一个实施例中，所述基管为聚乙烯、聚四氟乙烯、聚甲基戊烯、环烯烃类共聚物中的一种制成的管状结构。在其中一个实施例中，所述基管为纯聚四氟乙烯制成的管状结构。在其中一个实施例中，所述基管的半径R满足以传输模，其中λ为太赫兹波的波长。在其中一个实施例中，进一步包括太赫兹波输入装置及太赫兹波接收装置，所述基管设置于太赫兹波输入装置及太赫兹输出装置之间。相对于传统技术，本实用新型提供的太赫兹波导器件，通过在基管中填充惰性气体，能够减小散射，从而具有更高的传输性能，能够应用于远距离的传输。另外，由于惰性气体不易发生物理化学反应，因此在高温环境下，其性质也非常稳定，故填充有惰性气体的基管以有效规避环境因素对传播过程的影响。附图说明图1为本实用新型实施例提供的太赫兹波导器件的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的通过波导充气机向太赫兹波导器件中输入惰性气体气流的结构示意图；主要元件符号说明具体实施方式下面将结合附图及具体实施例对本实用新型提供的太赫兹波导管作进一步的详细说明。请一并参见图1，本实用新型实施例提供的基于惰性气体的太赫兹波导器件，包括基管10及填充于基管10中的惰性气体20。所述基管10为圆形的空心管，所述空心管具有光滑的内表面。所述空心管的内径R可以根据传输模式进行选择。具体的，一般情况下：空心管中传输模的半径R应满足其中，λ为太赫兹波的波长；而在采用模工作时，应使其中3.41、2.61及2.06为根据截止频率计算获得的经验值，以使太赫兹波在基管20中能够稳定的传播。所述基管20中输入的太赫兹波的频率可为0.1～3.0THz，本实施例中，所述太赫兹波的频率为1THz。所述基管10的材料为对太赫兹波透明的聚合物材料，所述聚合物材料的吸收系数在1THz处小于等于0.5cm-1，并随频率近似呈抛物型增加，从而能够减小损耗，增加传输距离；所述聚合物材料对太赫兹波的折射率为1.4-2.0，优选的，所述聚合物材料对太赫兹波的折射率为1.4-1.6，从而使得所述基管10对太赫兹波透明的同时进一步减小损耗。所述聚合物材料可为聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲基戊烯(TPX)、环烯烃类共聚物(COC)中的一种。进一步，所述聚乙烯可为低密度聚乙烯(LDPE)或高密度聚乙烯(HDPE)。所述基管20的一端可与太赫兹波输入装置(图未示)相连，所述太赫兹波输入装置用于向基管20中输入太赫兹波；所述基管20的另一端可与太赫兹波接收装置(图未示)相连，所述太赫兹波接收装置用于接收基管20传入的太赫兹波。请一并参阅表1，为本实用新型所述的太赫兹波导管中基管所采用的材料及其特性。表1.太赫兹波导器件的特性(f≤1THz)聚合物吸收率(单位：cm-1)折射率PTFE<0.451.43–1.44HDPE<0.41.5–1.56COC<0.251.51–1.53由于采用聚合物材料作为基管10，所述基管10的材料对太赫兹波高度透明、色散小并且具有很好的柔韧性，且物理化学性质稳定，因此可以有效规避金属材料基管由于内壁粗糙度大，均匀性差而引起的较大散射，具有更好的传输性能。可以理解，上述材料仅仅为具体的实施例，所述聚合物材料对太赫兹波透明即可。本实施例中，所述聚合物材料为聚四氟乙烯。请一并参阅图2，所述惰性气体20填充于所述基管10中，具体的，所述惰性气体20可以匀速的方式流通于所述基管10中，从而在基管10中形成稳定均匀的气流场。所述太赫兹波导器件可进一步包括波导充气机100，所述基管10可通过波导充气机100向所述基管10中充入惰性气体，形成稳定均匀的气场。进一步，所述惰性气体20充满于所述基管10中，即所述基管10中仅填充有惰性气体20，而不包含其他气体；具体的，所述基管10中为纯惰性气体。所述基管10中的惰性气体20的气压可以根据太赫兹波的波长及基管10的承受力进行选择，可为1atm-3atm，可以根据需要进行选择，以使太赫兹波在基管10中能够稳定的传播。进一步，通过采用惰性气体作为传输介质能够有效规避空气中水分对传播的影响；另外，由于惰性气体20均匀的稳定、均匀的分布于所述基管10中，因此所述太赫兹波能够在痰气20中稳定的传播；再者，由于惰性气体不易发生物理化学反应，因此在高温环境下，其性质也非常稳定，因此其分布也比较稳定，通过采用惰性气体作为传输介质，能够有效减少温度等的影响，从而有效规避环境因素对传播过程的影响。所述波导充气机100包括气泵110、干燥器120、气压监测器130、电源模块140、控制模块150、显示和执行模块160及充气模块170。所述气泵110用于输出惰性气体；所述干燥器120用于对输出的惰性气体进行干燥处理，以去除惰性气体中的水气；所述气压监测器130用于监测基管10中气压的大小，并将监测结果输出至控制模块150；所述控制模块150用于对气泵110输出的惰性气体进行控制，并根据监测结果实时调整气泵110中惰性气体的输出，使基管10中的气流保持稳定、均匀；所述显示和执行模块160用于显示当前的气压等，并接收输入的控制指令，并将控制指令传输至控制模块150以对气泵110输出的气流进行自动控制；所述电源模块140用于提供电源；所述充气模块170用于将气泵110输出的惰性气体输入基管10中。所述惰性气体20可通过所述基管10两端的进气口(图未示)和排气口(图未示)流入流出所述基管10。进一步，所述波导充气机100还可包括一个手动控制单元(图未示)，所述手动控制单元用于对气泵110输出的气流进行手动开启、关闭等手动控制，以在波导充气机100在自动控制模式下工作不正常时，对气泵110进行手动控制，以避免对基管10造成影响。本实施例中所述惰性气体20作为太赫兹的传输介质，能够有效规避空气、水气等对太赫兹波传播的影响，减少太赫兹波在基管10中的色散，从而减小了太赫兹波的损耗，增加了太赫兹波的传输距离。另外，由于惰性气体不易发生物理化学反应，因此即使在高温环境下，其性质也非常稳定，故采用惰性气体作为传输介质以有效规避环境因素对传播过程的影响，提高传输性能，尤其适合远距离传输。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页1 2 3