阅读说明：本技术 一种电控草酸氧钛钙介质太赫兹波开关 (Electronic control titanyl oxalate calcium medium terahertz wave switch ) 是由 陈莲娜 李九生 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电控草酸氧钛钙介质太赫兹波开关。它包括顶层石英玻璃、底层石英玻璃、石英垫片、金属电极、草酸氧钛钙介质、电源；其中,石英垫片、金属电极、草酸氧钛钙介质位于顶层石英玻璃和底层石英玻璃之间的中间层,且两片石英垫片和两个金属电极围合成一个中心对称的矩形框,两个金属电极分别与电压源的两极相连；所述矩形框的顶面、底面分别与顶层石英玻璃、底层石英玻璃贴合,构成一个石英盒,所述石英盒内部空间填充满草酸氧钛钙介质,太赫兹波从顶层石英玻璃的上方垂直入射,穿过草酸氧钛钙介质后,从底层石英玻璃下方垂直输出。本发明具有材料新颖,结构简单易于实现等优点,可用于太赫兹波探测。(The invention discloses an electronic control titanyl calcium oxalate dielectric terahertz wave switch. The quartz glass comprises top quartz glass, bottom quartz glass, a quartz gasket, a metal electrode, a titanium calcium oxalate medium and a power supply; the quartz gaskets, the metal electrodes and the titanium calcium oxalate medium are positioned in the middle layer between the top layer quartz glass and the bottom layer quartz glass, the two quartz gaskets and the two metal electrodes form a rectangular frame which is centrosymmetric in an enclosing mode, and the two metal electrodes are connected with two poles of a voltage source respectively; the top surface and the bottom surface of the rectangular frame are respectively attached to the top quartz glass and the bottom quartz glass to form a quartz box, the inner space of the quartz box is filled with the titanium calcium oxalate medium, and terahertz waves are vertically incident from the top of the top quartz glass and vertically output from the lower side of the bottom quartz glass after penetrating through the titanium calcium oxalate medium. The terahertz wave detector has the advantages of novel materials, simple structure, easiness in implementation and the like, and can be used for terahertz wave detection.)

一种电控草酸氧钛钙介质太赫兹波开关

技术领域

本发明涉及太赫兹波开关，尤其涉及一种电控草酸氧钛钙介质太赫兹波开关。

背景技术

近年来，作为连接电磁波谱上发展已相当成熟的毫米波和红外光之间的太赫兹波无疑是一个崭新的研究领域，其在各方面都潜藏着巨大的价值。太赫兹波频率0.1～10THz，相应波长为0.03mm～3mm。长期以来，由于缺乏有效的太赫兹波产生和检测方法，与传统的微波技术和光学技术相比较，人们对该波段电磁辐射性质的了解甚少，以至于该波段成为了电磁波谱中的太赫兹空隙。随着太赫兹辐射源和探测技术的突破，太赫兹独特的优越特性被发现并在材料科学、气体探测、生物和医学检测、通信等方面展示出巨大的应用前景。可以说太赫兹技术科学不仅是科学技术发展中的重要基础问题，又是新一代信息产业以及基础科学发展的重大需求。太赫兹系统主要由辐射源、探测器件和各种功能器件组成。太赫兹吸收器作为太赫兹探测器的重要部件，扮演着十分重要的角色。

太赫兹波开关是一种非常重要的太赫兹波功能器件，其在太赫兹波成像、太赫兹波医学诊断、太赫兹波通信、太赫兹波空间天文学等太赫兹波应用领域都有着广阔的应用前景，但是现有的太赫兹波开关结构复杂、制作困难、价格昂贵，损耗大，响应速度慢。因此迫切需要研究出一种结构简单、制作方便、响应速度快的太赫兹波开关来满足太赫兹实际应用的需要。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种电控草酸氧钛钙介质太赫兹波开关。本发明所采用的具体技术方案如下：

一种电控草酸氧钛钙介质太赫兹波开关，它包括顶层石英玻璃、底层石英玻璃、石英垫片、金属电极、草酸氧钛钙介质、电源；其中，石英垫片、金属电极、草酸氧钛钙介质位于顶层石英玻璃和底层石英玻璃之间的中间层，且两片石英垫片和两个金属电极围合成一个中心对称的矩形框，两个金属电极分别与电压源的两极相连；所述矩形框的顶面、底面分别与顶层石英玻璃、底层石英玻璃贴合，构成一个石英盒，所述石英盒内部空间填充满草酸氧钛钙介质，太赫兹波从顶层石英玻璃的上方垂直入射，穿过草酸氧钛钙介质后，从底层石英玻璃下方垂直输出。

该太赫兹波开关通过电压源给金属电极供电，改变外加电场的大小，使草酸氧钛钙介质从液态转变为固态，改变太赫兹波的透过，从而实现太赫兹波开关功能。

上述方案中的各部件具体参数可采用如下优选方式：

所述的顶层石英玻璃和底层石英玻璃大小材质均相同，长度和宽度均为1.5cm～2cm，厚度为1mm。所述的石英垫片的长度为1.0cm～1.2cm，宽度为0.8cm～0.9cm，厚度为1mm。所述的金属电极的长度为1.5cm～2cm，宽度为0.2cm～0.4cm，厚度为1mm。所述的草酸氧钛钙介质填充的长度为1.0cm～1.2cm，宽度为0.2cm～0.4cm，厚度为1mm。所述的电压源的电压可调范围为0kV～10kV。

本发明的电控草酸氧钛钙介质太赫兹波开关具有材料新颖，结构简单易于实现等优点，可用于太赫兹波探测。

附图说明

图1是一种电控草酸氧钛钙介质太赫兹波开关三维结构示意图；

图2为顶层石英玻璃平面示意图；

图3为中间层的平面示意图；

图4为底层石英玻璃平面示意图；

图5是一种电控草酸氧钛钙介质太赫兹波开关的透射率测试与理论计算曲线对比图；

图6是一种电控草酸氧钛钙介质太赫兹波开关测试透射能量对比图。

具体实施方式

如图1～4所示，一种电控草酸氧钛钙介质太赫兹波开关，它包括顶层石英玻璃1、底层石英玻璃2、石英垫片3、金属电极4、草酸氧钛钙介质5、电源6。其中，顶层石英玻璃1和底层石英玻璃2分别位于开关的顶层和底层，两者正对设置，石英垫片3、金属电极4、草酸氧钛钙介质5位于顶层石英玻璃1和底层石英玻璃2之间的中间层。上层石英玻璃1底部的左侧和底层石英玻璃2上部的右侧各放置一个石英垫片3，上层石英玻璃1底部的前侧和底层石英玻璃2上部的后侧各放置一个金属电极4，由此两片石英垫片3和两个金属电极4围合成一个矩形框，两片石英垫片3位于两条对边位置，两个金属电极4位于另两条对边位置，整体呈中心对称，矩形框各位置的厚度相同。两个金属电极4分别与电压源6的两极相连，电压源6可在两个金属电极4之间施加电压。矩形框的顶面、底面分别与顶层石英玻璃1、底层石英玻璃2贴合，构成一个石英盒，在石英盒内部空间填充满草酸氧钛钙介质5，太赫兹波从顶层石英玻璃1的上方垂直入射，穿过草酸氧钛钙介质5后，从底层石英玻璃2下方垂直输出。通过电压源6给金属电极4供电，改变外加电场的大小，使草酸氧钛钙介质5从液态转变为固态，改变太赫兹波的透过，从而实现太赫兹波开关功能。

各部件的具体材料和参数如下：顶层石英玻璃1和底层石英玻璃2大小材质均相同，长度和宽度均为1.5cm～2cm，厚度为1mm。石英垫片3的长度为1.0cm～1.2cm，宽度为0.8cm～0.9cm，厚度为1mm。金属电极4的长度为1.5cm～2cm，宽度为0.2cm～0.4cm，厚度为1mm。草酸氧钛钙介质5填充的长度为1.0cm～1.2cm，宽度为0.2cm～0.4cm，厚度为1mm。电压源6的电压可调范围为0kV～10kV，电压可根据需要在该范围内调整。

下面基于该电控草酸氧钛钙介质太赫兹波开关，通过实施例说明其具体技术效果。

实施例1

本实施例中，电控草酸氧钛钙介质太赫兹波开关的结构和各部件形状如上所述，因此不再赘述。但各部件的具体参数如下：所述的顶层石英玻璃和底层石英玻璃大小材质均相同，长度和宽度均为2cm，厚度为1mm；所述的石英垫片的长度为1.2cm，宽度为0.8cm，厚度为1mm；所述的金属电极的长度为2cm，宽度为0.4cm，厚度为1mm；所述的草酸氧钛钙介质填充的长度为1.2cm，宽度为0.4cm，厚度为1mm；所述的电压源的电压范围为0kV～10kV可调。图5为该电控草酸氧钛钙介质太赫兹波开关测试数据与理论计算曲线对比图，图6为该电控草酸氧钛钙介质太赫兹波开关测试透射能量对比图。从图中可以看出，当外加电场强度为0kV/mm时，太赫兹波的透过率为100％，此时为太赫兹波开关的“开”状态；当外加电场强度为5kV/mm时，草酸氧钛钙介质由液态转换为固态，折射率发生改变，太赫兹波的透过率降低至62％，此时为太赫兹波开关的“关”状态，实现太赫兹波开关功能。