一种新型的用于太赫兹功能器件中太赫兹衰减器制造技术

本发明专利技术公开一种新型的三层结构衰减片、基于该结构形成的Ni纳米线太赫兹衰减片及太赫兹衰减器。所述三层结构衰减片，其结构从下到上依次包括：基底、有序排列的Ni纳米线层以及聚二甲基硅氧烷固定层。所述Ni纳米线太赫兹衰减片，包括两个权利要求1或2所述的三层结构衰减片A/B，其中，三层结构衰减片A位置固定，三层结构衰减片B通过连续固定可调转轴转动，所述三层结构衰减片B转动的轴心线与所述三层结构衰减片A中与所述轴心线同方向的中心线在同一铅垂面内。本发明专利技术的主要是对衰减片结构上的创新，通过双层可旋转的结构来实现太赫兹光波强度的连续可调控制。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的用于太赫兹功能器件中太赫兹衰减器
本专利技术涉及一种新型的用于太赫兹功能器件中太赫兹衰减器。
技术介绍
太赫兹波通常情况下定义为频率范围从0.1THz到10THz的电磁波，该波段处于微波与红外光之间，波长范围从30微米到3毫米。由于太赫兹所处电磁波谱位置比较特殊，使其具有许多优越的特性，主要特点包括有：(1)瞬态性；(2)穿透性；(3)低能量性；(4)相干性；(5)宽带性等等。由于太赫兹波具有以上特性，并且对于极性分子例如水分子、氨分子来说对太赫兹波都具有很强的吸收，使得太赫兹光谱技术在分析和研究大分子方面都有着很好地研究前景。目前，太赫兹光谱技术主要研究领域包括安全检测领域、军事与雷达通信领域、医药检测领域、生物化学领域以及环境监测领域。鉴于太赫兹技术近些年来取得了不错的进展，但是作为一个完整的太赫兹系统，仅仅是对于太赫兹探测的研究是不够的，太赫兹技术的进步还需要包括相关太赫兹功能器件的搭建，探索与实际应用的进展来推动。太赫兹功能器件主要包括太赫兹波导、太赫兹偏振器、太赫兹波调制器、太赫兹波天线、太赫兹波开关、太赫兹波衰减器等等。由于在研究中有时需要将太赫兹波衰减后进行应用，所以太赫兹波衰减器的开发成为协助太赫兹波研究必不可少的一部分。所谓太赫兹波衰减器，是指能够改变THz波功率及能量特性的，其主要目的是为了保护THz探测器的饱和而对THz辐射信号进行衰减的目的，目前实验室中主要用到的太赫兹衰减器大多来自MicroTech公司出品的衰减器，该衰减器对于THz光电导天线，反波振荡器以及自由电子激光器均可得到宽而平坦的信号衰减，其主要由薄膜镀层元件组成，主要原理是通过金属化处理的楔形硅片具有不同的衰减水平，楔形硅片可单独或共同使用，在通过楔形硅片之间的组合可以到达不同的衰减水平(崔海霞.太赫兹波传输及传感若干问题的研究(D).长春:长春理工大学，2011)。虽然该技术目前发展已较为完善，但衰减器制备方法太过单一，且制备方法较为复杂，材料较为昂贵，并且该方法并不能实现对太赫兹波的连续可控调控。
技术实现思路
针对目前制备太赫兹波衰减器存在的技术太过复杂且成本昂贵的缺陷，本专利技术提出了一种新型的三层结构衰减片、基于该结构形成的Ni纳米线太赫兹衰减片以及基于所述Ni纳米线太赫兹衰减片的太赫兹衰减器。本专利技术所提供的三层结构衰减片，其结构从下到上依次包括：基底、有序排列的Ni纳米线层以及聚二甲基硅氧烷(PDMS)固定层。其中，所述基底选用的材料为PE(聚乙烯)。所述有序排列具体可为平行排列，即所述Ni纳米线层中的各条Ni纳米线之间均呈平行排列。所述固定层的面积优选与所述基底的面积相同。本专利技术所提供的Ni纳米线太赫兹衰减片，包括上述两个相同的三层结构衰减片A和B，其中,三层结构衰减片A位置固定，三层结构衰减片B通过连续固定可调转轴转动，所述三层结构衰减片B转动的轴心线与所述三层结构衰减片A中与所述轴心线同方向的中心线在同一铅垂面内，所述三层结构衰减片B相对于所述三层结构衰减片A的转动轨迹位于所述三层结构衰减片A的一侧，从而保证两个三层结构衰减片相对旋转形成连续角度，角度范围为0°-360°。当旋转角度为0度时，两个所述三层结构衰减片是平行相对的(即两者的PDMS层是相对的)。此处的0°是指两层Ni纳米线平行排列且之间形成的角度为0°通过旋转其中一个三层结构衰减片，使两层Ni纳米线成不同角度，从而实现对太赫兹光波的连续可控强度衰减。所述Ni纳米线太赫兹衰减片还包括将三层结构衰减片A和B连接的连接部件。上述Ni纳米线太赫兹衰减片中，三层结构衰减片A和B的连接方式可采用能实现上述功能的任何可选的连接方式。如三层结构衰减片A和B可通过设于三层结构衰减片A和B侧面中心的连接杆相连，所述连接杆的一端与三层结构衰减片A固定连接，所述连接杆的另一端与三层结构衰减片B通过连续固定可调转轴转动连接。本专利技术所提供的太赫兹衰减器，包括上述的Ni纳米线太赫兹衰减片及插入装置。上述Ni纳米线太赫兹衰减片在制备太赫兹功能器件中的应用也属于本专利技术的保护范围。所述太赫兹功能器件主要包括太赫兹波导、太赫兹偏振器、太赫兹波调制器、太赫兹波天线、太赫兹波开关、太赫兹波衰减器。本专利技术在材料选择上与常规太赫兹衰减器材料不同，选用PE(聚乙烯)作为基底材料，在基底上沉积有平行排列的Ni纳米线，然后在PE基底与Ni纳米线上覆盖上一层PDMS固定层。本专利技术的Ni纳米线衰减片选用工业用聚乙烯作为基底，PE板剪裁方便，价格低廉，然后利用磁场将Ni纳米线沉降在PE基底上。上述的Ni纳米线太赫兹衰减片中，由于Ni纳米线易脱落且在空气中容易氧化，优选的，当所述衰减层制备完后，需在衰减层上覆盖一层聚二甲基硅氧烷(PDMS)透明介质作为覆盖层。上述的Ni纳米线太赫兹衰减片中，所述的双层Ni纳米线是通过旋转两个单层Ni纳米线片来实现的，通过这种方法可以实现连续可调太赫兹光波衰减。上述的Ni纳米线太赫兹衰减片中，优选的，所述的覆盖层物质为聚二甲基硅氧烷(PDMS)，该物质特点是对太赫兹波段基本无吸收且具有良好的粘附能力，通过加热使PDMS变硬并粘附在PE基底上。本专利技术主要在于选择Ni纳米线双层排列作为衰减层，利用光的散射原理对太赫兹波进行衰减，这种排列方式与制备方法有效的拓宽了太赫兹衰减器的制备方法，优化了太赫兹衰减器的制备工艺，且具有相同的衰减效果。本专利技术提供的Ni纳米线太赫兹衰减片与其他结构(如插片式衰减装置，转盘式衰减装置相连，可参照现有技术类似产品结构)结合，即可将该太赫兹衰减器应用到实际的太赫兹光谱的研究中。本专利技术还提供了制备上述三层结构衰减片的方法，包括下述步骤：1)采用现有的方法制备Ni纳米线；2)利用磁场将所述Ni纳米线有序沉积在基底上；3)用PDMS覆盖在Ni纳米线上，须与PE基底有着良好的接触。其中，步骤1)制备Ni纳米线的方法具体可为模板法，制备结束后清洗金电极和溶解AAO模板，可获得较为纯净的Ni纳米线。纳米线的防氧化处理：用PDMS覆盖在Ni纳米线上，须与PE基底有着良好的接触。上述的制备方法中，Ni纳米线的排列主要是通过在制备好的Ni纳米线中倒入适量的无水乙醇并超声均匀形成浑浊液，通过磁场与干燥箱的作用将浑浊液中的Ni纳米线沉积在聚乙烯(PE)基底上，无水乙醇干燥后PE板上留下的便是排列好单层Ni纳米线，上述的制备方法中，聚二甲基硅氧烷(PDMS)层的制备方法为将适量液态PDMS倒在排列有一层Ni纳米线的PE基底上，加热使PDMS变硬并吸附在基底上。本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术提供的Ni纳米线太赫兹衰减器采用平行于基底的，相互成一定角度的双层大面积有序排列的Ni纳米线，并在Ni纳米线上覆盖一层聚二甲基硅氧烷(PDMS)涂层，具有制备简单，应用范围广，可实现对太赫兹波强度的不同程度的衰减，成本低廉，易于工业化生产，对未来太赫兹光谱应用的发展有着广泛的应用前景。本专利技术的主要是对衰减片结构上的创新，通过双层可旋转的结构来实现太赫兹光波强度的连续可调控制。双层Ni纳米线的角度越大透光强度越弱，沉积Ni纳米线浓度越大，透光强度越弱。附图说明图1为三层结构衰减片的结构示意图，其中，1PE基底，2Ni纳米线，3PDMS覆盖层。图2为Ni纳米线太赫兹衰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三层结构衰减片，其结构从下到上依次包括：基底、有序排列的Ni纳米线层以及聚二甲基硅氧烷固定层。

【技术特征摘要】
1.一种三层结构衰减片，其结构从下到上依次包括：基底、有序排列的Ni纳米线层以及聚二甲基硅氧烷固定层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述基底选用的材料为聚乙烯；所述有序排列为平行排列，即所述Ni纳米线层中的各条Ni纳米线之间均呈平行排列；所述固定层的面积与所述基底的面积相同。3.一种Ni纳米线太赫兹衰减片，包括两个相同的权利要求1或2所述的三层结构衰减片，其中，一个定义为三层结构衰减片A，另一个定义为三层结构衰减片B，所述三层结构衰减片A位置固定，所述三层结构衰减片B通过连续固定可调转轴转动，所述三层结构衰减片B转动的轴心线与所述三层结构衰减片A中与所述轴心线同方向的中心线在同一铅垂面内。4.根据权利要求3所述的Ni纳米线太赫兹衰减片...

【专利技术属性】
技术研发人员：相文峰，孙睿，姚江峰，董子斌，陈少华，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11