一种多通道太赫兹波调制方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太赫兹波通信技术，特别涉及一种多通道太赫兹波调制方法及系统。
【背景技术】
[0002]太赫兹波是介于红外与微波之间的一个电磁波频段，通常将0.1THz?1THz定义为“THz Gap”，即太赫兹波段。这个波段的电磁波兼具可见光的方向性和微波的穿透能力。该波段具有携带信息量丰富、高时空相干性、低光子能量等特性，在天文、生物、计算机、通信等科学领域有着巨大的应用价值。随着对太赫兹波以及太赫兹技术的深度了解，太赫兹技术已在生物医学、安全监测、无损伤探测、光谱与成像技术以及军工雷达等领域起着举足轻重的作用。太赫兹技术进一步地发展，使得产生和探测太赫兹波得到了较好地解决，然而如何有效地，高效率地操控太赫兹波还有待解决。而解决这一问题，和进一步开发太赫兹波段，都离不开太赫兹功能器件。太赫兹调制器作为操控太赫兹信号传输系统的一个关键部件，其相关研宄对太赫兹技术的进一步应用具有重大意义，其应用范围主要在太赫兹通信，太赫兹成像以及传感等多个方面。因此太赫兹波调制器的发展也一直备受重视。然而，由于天然材料对太赫兹波段的电磁响应非常微弱，难以实际应用于操纵太赫兹波，因而相较于太赫兹发射和探测技术的飞速发展，操控太赫兹的技术却显得进展缓慢。1999年，Pendry提出了开口谐振环(SRR)这一概念，超材料(MetamaterialS，MMs)的出现，进一步促进了太赫兹技术的发展，特别是，太赫兹功能器件的发展。Metamaterial能够以一种新奇的方式实现对电磁波的调控，而且通过改变Metamaterials的几何尺寸调节其共振频率，因此太赫兹波段Metamaterials却很容易实现。
[0003]太赫兹波调制器按照不同的调制方式可以分为，光控太赫兹调制器，电控太赫兹波调制器，温控太赫兹波调制器，磁控太赫兹调制器以及机械控制的太赫兹调制器。电控太赫兹波调制器是五种调制器中最容易集成在芯片上面的一种，它实则是附着在半导体衬底上的MMs，可以通过外加激励调节其共振强度，进而调节其透射特性。电控太赫兹波调制器能够集成到芯片上，这将在太赫兹短距离安全通信等方面具有重要应用。2006年，H-T Chen等提出了一个基于MMS的电控太赫兹波调制器，器件表面金属和半导体基底的接触就共同地形成了一个等效肖特基二极管(Schottkg D1de)，加载一定的电压在器件的欧姆接触和器件结构之间，可以实现对入射太赫兹波的透射率的调制。2009年，0.Paul也同样提出了一种基于超材料的电控太赫兹波调制器，但是其器件具有偏振无关的特性。2004年，石墨稀(Graphene)的出现为了电控太赫兹波调制器提供了另一个平台。2014年，X.He提出了一个基于石墨烯的电控太赫兹波调制器，通过加载偏置电压在表面金属和石墨烯衬底上面，通过改变石墨稀的费米能级(Fermi I eve I)，进而改变了石墨稀中载流子浓度的聚集度，最终改变了透过的器件的太赫兹波的透射率。然而，以上提及到的还有市面研宄得到的电控太赫兹波调制器都通常仅仅只有一个工作通道，即只有一个独立的频段可以变调制。而通信领域通常需要对各个频段的信号进行独立调制。在这方面，前面提到的这些调制器件就往往无法直接满足相关的应用需求。
【发明内容】
[0004]本发明是针对现有电控太赫兹波调制器仅能调制一个或联动调制多个频段而不能分别对多个频段进行独立调制的问题，提出了一种通道太赫兹波调制方法及系统，针对通信领域的需求，结合空间调制与集成芯片调制两种技术，巧妙地实现了具备多频段独立调制能力的太赫兹波调制系统。
[0005]本发明的技术方案为:一种多通道太赫兹波调制方法，入射的太赫兹波经过太赫兹波准直器后成为准直波束，准直波束依次进入叠加的数个独立调制通道模块进行独立调制，每个独立调制通道模块输出独立调制信号，输出的各个独立调制信号再通过调制通道模块中的太赫兹波通道合路器依次合路后，统一从系统输出口输出，带太赫兹波通道合路器的独立调制通道模块中有杂波吸收装置。
[0006]所述多通道太赫兹波调制方法的调制系统，包括依次叠加的3个独立调制通道模块和太赫兹波准直器，第一太赫兹波通道选择器和第一太赫兹波调制器分别左右置于第一调制通道模块封装盒内组成第一个独立调制通道模块；第二太赫兹波通道选择器、集成太赫兹波调制器、第一太赫兹波通道合路器分别左中右置于第二调制通道模块内组成第二个独立调制通道模块；第二太赫兹波调制器、第二太赫兹波通道合路器分别左右置于第三调制通道模块内组成第三个独立调制通道模块；太赫兹波准直器、第一太赫兹波通道选择器、第二太赫兹波通道选择器、第二太赫兹波调制器从下至上在同一轴线上；第一太赫兹波调制器、第一太赫兹波通道合路器、第二太赫兹波通道合路器从下至上在同一轴线上，入射的太赫兹波经过太赫兹波准直器后成为准直波束，准直波束输入第一个独立调制通道模块中的第一太赫兹波通道选择器进行分离，一束太赫兹波A选择性反射到第一太赫兹波调制器被调制为//，另一束透射到第二个独立调制通道模块中，经过第二太赫兹波通道选择器进行分离，一束太赫兹波fn反射经过集成太赫兹波调制器调制为C另一束&透射到第三个独立调制通道模块中，经过第二太赫兹波调制器调整为//，第一个独立调制通道模块输出的调制后太赫兹波//和第二独立调制通道模块调制后/;，通过第一太赫兹波通道合路器进行合路输出到第三独立调制通道模块中，再通过第二太赫兹波通道合路器与第三个独立调制通道模块调制后//进行合路，统一从第三个独立调制通道模块输出口输出，第二和第三调制通道模块封装盒内还有杂波吸收装置。
[0007]所述3个独立调制通道模块可任意选两个叠加与太赫兹波准直器组成系统。
[0008]所述3个独立调制通道模块可任意选一个单独与太赫兹波准直器组成系统。
[0009]所述太赫兹波通道选择器为基于metamaterial的空间滤波器，与对应需调制的太赫兹波发生共振偶合。
[0010]所述太赫兹波调制器为电控振镜。
[0011]所述集成太赫兹波调制器为基于半导体的电控太赫兹波调制器。
[0012]所述太赫兹波通道合路器为基于metamaterial的空间滤波器，与对应需调制的太赫兹波发生共振偶合。
[0013]所述调制通道模块封装盒提供模块与模块之间的组合拼接的窗口及锁定装置，调制通道模块封装盒内还安放各调制器件的控制电路，以实现模块拆分时仍可独立工作。
[0014]本发明的有益效果在于:本发明通道太赫兹波调制方法及系统，是一种模块化的灵巧系统，可实现多通道太赫兹波各自独立操控的目的；系统由多种不同类型的太赫兹波调制器模块单元组成，相关调制模块可以根据用户需要进行任意组合，以形成针对特定波段进行调制的太赫兹波调制系统，组合而成的系统可以是简单的自由空间双通道太赫兹波调制系统，也可以是只含有集成单/多通道太赫兹波调制器的调制系统；本发明所采用的方法和系统还提供了多通道太赫兹波调制系统充分的可扩充性，对于在用系统，还可以通过增/减调制模块的方式，十分简便地实现扩展或缩减可调制太赫兹波的通道数的目的；而其中基于metamaterial的集成电控太赫兹波调制器，又可以通过优选单元结构和尺寸的方式，实现对特定通道(波段)的选择性调制功能，其通道(波段)的选择可以非常简单的通过改变器件结构或者结构尺寸的方式来实现；本发明的器件设计是基于“反结构”(主结构单元是允许特定波段太赫兹波通过的，周边则被金属覆盖从而限制其非选定波段的太赫兹波的通行)，更有效的隔绝了非选定波段的太赫兹波，从而可以大大提高系统的信噪比；而吸波器等器件的使用，则更进一步的降低了杂波