一種全光控太赫茲強度調制器及太赫茲強度調制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及太赫茲波譜【技術領域】，尤其是涉及一種全光控太赫茲強度調制器及太赫茲強度調制器。本實用新型針對現有技術存在的問題，提出了基于石墨烯的一種全光控太赫茲強度調制器及太赫茲強度調制器，通過納米金顆粒增強石墨烯吸收光子的效率，提高光生載流子的濃度，進而加強對太赫茲波的吸收，增強調制器的調制效果。本實用新型包括太赫茲波發生裝置、泵浦光波發生裝置、太赫茲強度調制器等，吸收泵浦光波的光子，產生光生載流子，隨后吸收用太赫茲波，光生載流子在太赫茲波電場驅動下，與其他粒子相互作用，將太赫茲波電場能量消耗并分散到其他粒子中，從而調制太赫茲波的強度，最終調制太赫茲波的輸出強度。本實用新型主要應用于太赫茲通信系統和太赫茲研究領域。
【專利說明】一種全光控太赫茲強度調制器及太赫茲強度調制器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及太赫茲波譜【技術領域】，尤其是涉及一種全光控太赫茲強度調制器及太赫茲強度調制器。
【背景技術】
[0002]太赫茲波在生物醫學診斷、機場安全成像、軍事探測、大氣研究、高速通信、包裝產品的質量控制、農業濕度分析等方面具有廣闊的應用前景。在應用需求的推動下，太赫茲科學技術已取得了很大的進展。近二十年來，太赫茲時域光譜技術和量子級聯激光器的發展，為太赫茲波的研究提供了合適的光源和探測手段，使得太赫茲發射和探測技術都有了很大的發展。太赫茲強度調制器作為操縱太赫茲信號傳輸系統的一個關鍵部件，其相關研究對太赫茲科學和技術的進一步應用具有重大意義。由于天然材料對太赫茲波段的電磁響應非常微弱，難以實際應用于調制太赫茲波，因而相較于太赫茲發射和探測技術的飛速發展，太赫茲調制技術卻顯得進展緩慢。太赫茲波傳輸過程中需要的太赫茲濾波器，調制器，開關等各種功能器件的研究仍然較為薄弱。
[0003]現已有的太赫茲強度調制器主要有兩種，電控調制器和光控調制器。目前基于硅等半導體，二氧化釩等相變材料等電控和光控太赫茲強度調制器都存在較多缺點。如:(I)電控太赫茲強度調制器的諧振回路具有較大的電容和串聯電阻，通放電需要一定的時間延遲，導致其調制器的調制速度相對較慢；且在電控太赫茲波調制器的上下表面都需要導電電極(例如導電硅等)實現電控調制器。電極有自由電子，會吸收太赫茲波，從而引入插入損耗，影響太赫茲調制效率；(2)硅半導體和二氧化釩材料中光生載流子的遷移速率慢且光生載流子壽命時間長(大約為微秒級量級)，因此，基于硅半導體和二氧化釩材料的電控和光控調制器限制了太赫茲波的調制速度，使其調制速度慢；(3)硅半導體和二氧化釩等調制器的調制帶寬窄。綜合來看，現有的太赫茲強度調制器的調制速度、調制帶寬都不能滿足太赫茲研究的要求，有待提聞。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是:針對目前已有的太赫茲強度調制器的調制速度低，光譜范圍窄的問題，提高系統適用范圍，本實用新型提出了一種全光控太赫茲強度調制器及太赫茲強度調制器，通過納米金顆粒層增強石墨烯層吸收光子的效率，提高光生載流子的密度，進而加強對太赫茲波的吸收，增強調制器的調制效果。
[0005]本實用新型采用的技術方案如下:
[0006]一種全光控太赫茲強度調制器包括:
[0007]太赫茲波發生裝置，用于產生太赫茲波；
[0008]泵浦光波發生裝置，用于產生泵浦光波；
[0009]太赫茲強度調制器，用于吸收泵浦光波的光子，產生光生載流子，隨后吸收用于驅動光生載流子運動的太赫茲波，光生載流子在太赫茲波電場驅動下，與其他粒子相互作用，將太赫茲波電場能量消耗并分散到其他粒子中，從而調制太赫茲波的強度；通過調節泵浦光波的強度，調節石墨烯層光生載流子的濃度，最終調制太赫茲波的輸出強度，其中所述太赫茲強度調制器包括:
[0010]納米金顆粒層，用于吸收泵浦光波，納米金顆粒層中的自由電子與入射的泵浦光波產生等離子共振，納米金顆粒層通過等離子體共振將泵浦光波的光子傳遞給石墨烯層；
[0011]石墨烯層，用于吸收納米金顆粒層傳遞的光子，同時石墨烯層吸收泵浦光產生的光子，所述光子激發石墨烯層產生光生載流子；隨后石墨烯層接收太赫茲波，光生載流子在太赫茲波電場驅動下運動，光生載流子與其他粒子相互作用，將太赫茲波電場能量消耗并分散到其他粒子中，從而調制太赫茲波的強度；
[0012]石英基底，用于石墨烯層的襯底。
[0013]所述太赫茲波發生裝置包括用于產生太赫茲波信號的太赫茲發生器，以及用于聚焦太赫茲發生器輸出太赫茲波能量的太赫茲波輸入調節器，所述太赫茲波輸入調節器將太赫茲波信號進行能量聚焦后，所述太赫茲波焦點位于石墨烯層上表面，石英基底位于石墨烯層下表面。
[0014]所述太赫茲波輸入調節器是太赫茲透鏡或拋物面鏡。
[0015]所述泵浦光波發生裝置包括用于產生泵浦光波的激光器，用于調制泵浦光頻率的聲光調制器，以及用于將聲光調制器輸出的泵浦光波聚焦調節的泵浦光波調節器，所述激光器通過聲光調制器與泵浦光波調節器光連接。
[0016]所述泵浦光波調節器是透鏡。
[0017]當泵浦光波與太赫茲波入射角度重合時，太赫茲波與泵浦光波都是從石墨烯上表面入射，所述太赫茲波輸入調節器還包括角度調節器，所述入射角度指的是入射至石墨烯層的角度。
[0018]當泵浦光波垂直入射石墨烯層，太赫茲發生器輸出的太赫茲波垂直于泵浦光波，所述角度調節器是太赫茲調節器，經太赫茲角度調節器調節后的泵浦光波與太赫茲波入射角度相同時，太赫茲角度調節器是ITO反射鏡；當太赫茲波垂直入射石墨烯層，激光器輸出的泵浦光波垂直于太赫茲波，所述角度調節器是泵浦光角度調節器，經過泵浦光角度調節器調節后的泵浦光波與太赫茲波重合時，泵浦光角度調節器是硅片，所述太赫茲角度調節器是透射泵浦光波而反射太赫茲波的調節器，所述泵浦光波調節器是透射太赫茲波而反射泵浦光波的調節器。
[0019]一種全光控太赫茲強度調制器還包括用于探測太赫茲強度調制器輸出的太赫茲波探測裝置；所述太赫茲波探測裝置包括太赫茲輸出調節器、太赫茲探測器，所述太赫茲強度調制器輸出太赫茲波經過太赫茲輸出調節器聚焦后，傳輸至太赫茲探測器進行太赫茲波強度探測，所述太赫茲強度調制器通過太赫茲輸出調節器與太赫茲探測器光連接。
[0020]包括:
[0021]納米金顆粒層，用于吸收泵浦光波，納米金顆粒層中的自由電子與入射的泵浦光波產生等離子共振，納米金顆粒層通過等離子體共振將泵浦光波的光子傳遞給石墨烯層；
[0022]石墨烯層，用于吸收納米金顆粒層傳遞的光子，同時石墨烯層吸收泵浦光產生的光子，所述光子激發石墨烯層產生光生載流子，隨后石墨烯層接收太赫茲波，光生載流子在太赫茲波電場驅動下運動，光生載流子與其他粒子相互作用，將太赫茲波電場能量消耗并分散到其他粒子中，從而調制太赫茲波的強度；
[0023]石英基底，用于石墨烯層的襯底。
[0024]所述石英基底層厚度范圍2-3_ ;納米金顆粒層直徑范圍3nm_6nm。
[0025]綜上所述，由于采用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是:
[0026]I)采用具有高速光生載流子遷移率、短載流子壽命、寬光譜的石墨烯作為調制器材料；采用太赫茲波透射系數高且不會被泵浦光激發的石英作為基底；同時采用聲光調制器控制的泵浦光來調制太赫茲波，從而提高調制器的調制速度。
[0027]2)本實用新型的調制器適用于任意太赫茲源的強度調制。
[0028]3)本實用新型的太赫茲強度調制器具有調制速度快、調制帶寬寬、適用于任意太赫茲源、響應時間短等優點，且結構和調制方法簡單，便于小型化和集成化。本實用新型適用于絕大部分太赫茲通信系統和太赫茲研究領域中對太赫茲波的強度調制。
[0029]4)太赫茲波與泵浦光波的輸入角度可以是任意角度。
[0030]金納米顆粒的等離子體共振能夠使石墨烯層的表面量子效率提高到1500%，從而提高石墨烯層對入射的泵浦光光子的吸收，從而提高光生載流子的密度，加強對太赫茲波的吸收，增強調制器的調制效果。石英幾乎不吸收太赫茲波且不會被泵浦光激發，作為基底不會影響對太赫茲的調制速度和調制帶寬。
【專利附圖】

【附圖說明】[0031]本實用新型將通 過例子并參照附圖的方式說明，其中:[0032]圖1太赫茲強度調制器的結構示意圖。[0033]圖2太赫茲強度調制器的原理示意圖。[0034]圖3全光控太赫茲強度調制器實施例一原理框圖。[0035]圖4全光控太赫茲強度調制器實施例二:原理框圖。[0036]圖5全光控太赫茲強度調制器實施例三〔原理框圖。[0037]附圖標記[0038]1-太赫茲發生器 2-太赫茲透鏡3-激光器 4-聲光調制器[0039]5-透鏡 6-太赫茲強度調制器7-太赫茲透鏡 8-太赫茲探測器[0040]9-拋物面鏡 10 -光束整形器件11-1TO反射鏡[0041]61-納米金顆粒層 62-石墨烯層 63-石英基底
【具體實施方式】
[0042]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0043]本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0044]本實用新型相關說明:
[0045]I太赫茲強度調制器組成:
[0046]如圖1所示，包括納米金顆粒層、石墨烯層、石英基底，所述石墨烯層上表面鍍了一層金納米顆粒。由于石墨烯層對可見光的低吸收效率(單層石墨烯只有2.3%的光吸收率)，所以本實用新型中用金納米顆粒來提高對泵浦激光的光吸收，從而為石墨烯層提供更多的光子，提高光生載流子的密度，加強對太赫茲波的吸收。
[0047]2太赫茲強度調制器工作原理:
[0048]I)如圖2所示，太赫茲波調制器受泵浦光波22輻照，納米金顆粒層中的自由電子同入射的泵浦光波發生耦合共振。納米金顆粒層通過等離子體共振將泵浦光波的光子傳遞給石墨稀層，提聞石墨稀層的光吸收效率。
[0049]2)石墨烯層吸收納米金顆粒層傳遞的光生，同時石墨烯層吸收泵浦光產生的光子，光子激發石墨烯層產生光生載流子，隨后石墨烯層接收驅動光生載流子運動的太赫茲波21，在太赫茲波電場驅動下運動，光生載流子通過與其他粒子相互作用(例如:散射、碰撞等)將太赫茲波電場能量消耗并分散到其他粒子中，這個過程導致太赫茲波經過受激發的太赫茲波調制器后強度減弱被吸收。因此，近似的認為被吸收的太赫茲波的強度正比于光生載流子密度。太赫茲波經過受激發的太赫茲波調制器后強度減弱，調節泵浦光的能量強度可以調節石墨烯層光生載流子濃度，從而控制輸出太赫茲波23強度。
[0050]其中太赫茲波垂直入射到太赫茲強度調制器上，太赫茲波的焦點位于石墨烯層上表面(因為納米金顆粒直徑范圍3nm-6nm，只是非常薄的一層，實際太赫茲波的焦點位于也會是納米金顆粒層表面)。
[0051]3全光控太赫茲強度調制器工作原理:
[0052]I)通過太赫茲波發生器產生太赫茲波，經過太赫茲波角度調節器將太赫茲波調節至石墨烯層上，采用聲光調制器調制后，在經過泵浦光波角度:調節器將泵浦光發送至太赫茲波調節器(包括納米金顆粒層、石墨烯層、石英基底)上，太赫茲波調制器受泵浦光波輻照，納米金顆粒層中的自由電子同入射的泵浦光波發生耦合共振。納米金顆粒層通過等離子體共振將泵浦光波的光子傳遞給石墨烯層，提高石墨烯層的光吸收效率。
[0053]2)石墨烯層吸收納米金顆粒層傳遞的光子，同時石墨烯層吸收泵浦光產生的光子，所述光子激發石墨烯層產生光生載流子，隨后石墨烯層接收驅動光生載流子運動的太赫茲波，光生載流子在太赫茲波電場驅動下，與其他粒子相互作用(例如:散射、碰撞等)將太赫茲波電場能量消耗并分散到其他粒子中，這個過程導致太赫茲波經過受激發的太赫茲波調制器后強度減弱被吸收。因此，近似的認為被吸收的太赫茲波的強度正比于光生載流子密度。太赫茲波經過受激發的太赫茲波調制器后強度減弱，調節泵浦光的能量強度可以調節石墨烯層光生載流子濃度，從而控制太赫茲波強度的調制度。
[0054]其中太赫茲波垂直入射到太赫茲強度調制器上，太赫茲波的焦點位于石墨烯層上表面(因為納米金顆粒直徑范圍3nm-6nm，只是非常薄的一層，實際太赫茲波的焦點位于也會是納米金顆粒層表面)。
[0055]4石墨烯層是石墨烯采用化學氣相沉淀(沉積)法(如CVD法)生成。
[0056]5納米金顆粒層是通過納米金顆粒組成。
[0057]6石英基底厚度范圍2_3mm。
[0058]7其他粒子指的是自由電子、表面等離子體激元、激子、紅外聲子、極化子、極化激
J Li ο
[0059]8當太赫茲波與泵浦光波同時從石墨烯層上表面入射時，太赫茲波半徑小于泵浦光波半徑，太赫茲波與泵浦光波中心重合。當太赫茲波與泵浦光波分別從石墨烯層上表面與石英基底底面入射時，太赫茲波與泵浦光波中心重合。
[0060]9透鏡用來聚焦泵浦光波，不能用來聚焦太赫茲波，太赫茲透鏡用來聚焦太赫茲波。
[0061]10太赫茲輸出調節器是太赫茲透鏡或拋物面鏡。
[0062]11太赫茲發生裝置的作用是產生太赫茲波、進行聚焦，并將太赫茲波入射至石墨烯層上表面上。泵浦光波裝置的作用是產生泵浦光波、進行聚焦，并將泵浦光波入射至石墨烯層表面上，太赫茲波探測裝置的作用是用于檢測被調至后的太赫茲波的強度。實施例十二至十七只是太赫茲波發生器、泵浦光波發生器及太赫茲波探測裝置的幾個實施例，實際中有更多種組合能說明。
[0063]12納米金顆粒層制作方式:金屬薄膜通過熱退火處理法(350°C，控制環境下，15分鐘)濺射在硅/ 二氧化硅基底上，得到高密度單層的納米金顆粒。
[0064]13納米金顆粒層附著在石墨烯層層上表面的過程是:
[0065]I)通過旋轉的方法將聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)均勻的包裹金納米顆粒，形成PMMA/金納米顆粒薄膜；
[0066]2)將PMMA/納米金顆粒層薄膜移到通過的石墨烯層上表面，用去離子水反復沖洗，將PMMA溶解掉，金納米顆粒均勻留在石墨烯層上表面。
[0067]實施例一:一種全光控太赫茲強度調制器包括:
[0068]太赫茲波發生裝置,用于產生太赫茲波；
[0069]泵浦光波發生裝置，用于產生泵浦光波；
[0070]太赫茲強度調制器，用于吸收泵浦光波的光子，產生光生載流子，隨后吸收用于驅動光生載流子運動的太赫茲波，光生載流子在太赫茲波電場驅動下，與其他粒子相互作用，將太赫茲波電場能量消耗并分散到其他粒子中，從而調制太赫茲波的強度；通過調節泵浦光波的強度，調節石墨烯層光生載流子的濃度，最終調制太赫茲波的輸出強度，其中所述太赫茲強度調制器包括:
[0071]納米金顆粒層，用于吸收泵浦光波，納米金顆粒層中的自由電子與入射的泵浦光波產生等離子共振，納米金顆粒層通過等離子體共振將泵浦光波的光子傳遞給石墨烯層；
[0072]石墨烯層，用于吸收納米金顆粒層傳遞的光子，同時石墨烯層吸收泵浦光產生的光子，所述光子激發石墨烯層產生光生載流子；隨后石墨烯層接收太赫茲波，光生載流子在太赫茲波電場驅動下運動，光生載流子與其他粒子相互作用，將太赫茲波電場能量消耗并分散到其他粒子中，從而調制太赫茲波的強度；
[0073]石英基底，用于石墨烯層的襯底。
[0074]實施例二:在實施例一基礎上，所述太赫茲波發生裝置包括用于產生太赫茲波信號的太赫茲發生器，以及用于聚焦太赫茲發生器輸出太赫茲波能量的太赫茲波輸入調節器，所述太赫茲波輸入調節器將太赫茲波信號進行能量聚焦后，所述太赫茲波焦點位于石墨稀層上表面，石英基底位于石墨稀層下表面。
[0075]實施例三:在實施例二基礎上,所述太赫茲波輸入角度調節器是太赫茲透鏡或拋物面鏡。
[0076]實施例四:在實施例二或三基礎上，所述泵浦光波發生裝置包括用于產生泵浦光波的激光器，用于調制泵浦光頻率的聲光調制器，以及用于將聲光調制器輸出的泵浦光波聚焦調節的泵浦光波調節器，所述激光器通過聲光調制器與泵浦光波調節器光連接。
[0077]實施例五:在實施例四基礎上，所述泵浦光波調節器是透鏡或者ITO反射鏡。
[0078]實施例六:在實施例五基礎上,所述當泵浦光波與太赫茲波入射角度重合時,太赫茲波與泵浦光波都是從石墨烯上表面入射，所述太赫茲波輸入調節器還包括角度調節器，所述入射角度指的是入射至石墨烯層的角度。
[0079]實施例七:在實施例六基礎上，所述當泵浦光波垂直入射石墨烯層，太赫茲發生器輸出的太赫茲波垂直于泵浦光波，所述角度調節器是太赫茲調節器，經太赫茲角度調節器調節后的泵浦光波與太赫茲波入射角度相同時，太赫茲角度調節器是ITO反射鏡；當太赫茲波垂直入射石墨烯層，激光器輸出的泵浦光波垂直于太赫茲波，所述角度調節器是泵浦光角度調節器，經過泵浦光角度調節器調節后的泵浦光波與太赫茲波重合時，泵浦光角度調節器是硅片，所述太赫茲角度調節器是透射泵浦光波而反射太赫茲波的調節器，所述泵浦光波調節器是透射太赫茲波而反射泵浦光波的調節器。
[0080]實施例八:在實施例一至七之一基礎上,一種全光控太赫茲強度調制器還包括用于探測太赫茲強度調制器輸出的太赫茲波探測裝置；所述太赫茲波探測裝置包括太赫茲輸出調節器、太赫茲探測器，所述太赫茲強度調制器輸出太赫茲波經過太赫茲輸出調節器聚焦后，傳輸至太赫茲探測器進行太赫茲波強度探測，所述太赫茲強度調制器通過太赫茲輸出調節器與太赫茲探測器光連接。
[0081]實施例九:在實施例八基礎上，太赫茲輸出調節器與太赫茲輸入調節器是相同的。
[0082]實施例十:在實施例九基礎上,所述太赫茲波輸出調節器是太赫茲透鏡或拋物面鏡以及其他類似的器件代替。
[0083]實施例十一:一種太赫茲強度調制器包括:
[0084]納米金顆粒層，用于吸收泵浦光波，納米金顆粒層中的自由電子與入射的泵浦光波產生等離子共振，納米金顆粒層通過等離子體共振將泵浦光波的光子傳遞給石墨烯層；
[0085]石墨烯層，用于吸收納米金顆粒層傳遞的光子，同時石墨烯層吸收泵浦光產生的光子，所述光子激發石墨烯層產生光生載流子，隨后石墨烯層接收太赫茲波，光生載流子在太赫茲波電場驅動下運動，光生載流子與其他粒子相互作用，將太赫茲波電場能量消耗并分散到其他粒子中，從而調制太赫茲波的強度；
[0086]石英基底，用于石墨烯層的襯底。
[0087]實施例十二:在實施例一至十一之一基礎上，所述泵浦光波與太赫茲波入射角度夾角為任意角度。當太赫茲波與泵浦光波分別從太赫茲強度調制器納米金顆粒層上端面或者石英基底底端面入射時，太赫茲波與泵浦光波之間夾角為鈍角(不做延長線)。
[0088]實施例十三:在實施例十二基礎上，所述石英基底厚度范圍2_3mm ;納米金顆粒直徑范圍3nm_6nm。
[0089]實施例十四:如圖3所示，一種全光控太赫茲強度調制器包括太赫茲發生裝置、泵浦光波裝置、太赫茲波探測裝置。所述太赫茲發生裝置包括太赫茲發生器和太赫茲輸入調節器；所述泵浦光波發生裝置包括激光器(當然可以用別的能產生泵浦光波的裝置)、聲光調制器和泵浦光波調制器；所述太赫茲波探測裝置包括太赫茲波探測器和太赫茲波輸出調節器。太赫茲輸入調節器是太赫茲透鏡2，太赫茲輸出調節器是太赫茲透鏡7，太赫茲透鏡7與太赫茲透鏡一樣。泵浦光波調節器包括透鏡5 (用ITO反射鏡或者其他類型器件代替)。這個裝置中太赫茲波與泵浦光波入射角不重合。
[0090]實施例十五:如圖4所示，一種全光控太赫茲強度調制器包括太赫茲發生裝置、泵浦光波裝置、太赫茲波探測裝置。所述太赫茲發生裝置包括太赫茲發生器和太赫茲輸入調節器；所述泵浦光波發生裝置包括激光器(當然可以用別的能產生泵浦光波的裝置)、聲光調制器和泵浦光波調節器；所述太赫茲波探測裝置包括太赫茲波探測器和太赫茲波輸出調節器，太赫茲輸入調節器是拋物面鏡2，太赫茲輸出調節器是拋物面鏡7，太赫茲透鏡7與太赫茲透鏡一樣。泵浦光波調節器包括透鏡5 (用ITO反射鏡或者其他類型器件代替)。這個裝置中太赫茲波與泵浦光波入射角不重合。拋物面鏡7與拋物面鏡2參數相同。
[0091]實施例十六:如圖5所示，一種全光控太赫茲強度調制器包括太赫茲發生裝置、泵浦光波發生裝置、太赫茲強度調制器和太赫茲波探測裝置。所述太赫茲發生裝置包括太赫茲發生器、太赫茲角度調節器和太赫茲輸入調節器；所述泵浦光波發生裝置包括激光器(當然可以用別的能產生泵浦光波的裝置)、聲光調制器和光束整形元件；所述太赫茲波探測裝置包括太赫茲波探測器和太赫茲波輸出調節器，太赫茲輸入調節器是太赫茲透鏡(用拋物面鏡代替)，太赫茲輸出調節器是太赫茲透鏡(用拋物面鏡代替)。太赫茲波與泵浦光波入射角度重合。泵浦光波垂直入射石墨烯層，太赫茲發生器輸出的太赫茲波垂直于泵浦光波時，經太赫茲角度調節器調節后的泵浦光波與太赫茲波入射角度相同時，太赫茲角度調節器是ITO反射鏡。
[0092]實施例十七:在實施例十六基礎上，在聲光調制器與ITO反射鏡之間加透鏡。只要保證泵浦光光斑大于太赫茲波光斑。
[0093]實施例十八:在實施例十六或十七基礎上，若太赫茲波垂直入射石墨烯表面，激光器輸出的泵浦光波垂直于太赫茲波，經過太赫茲角度調節器調節后的泵浦光波與太赫茲波重合時，泵浦光角度調節器是硅片，其中硅片透太赫茲波(只是吸收少部分的太赫茲波)并且反射泵浦光波。硅片是本征硅。
[0094]實施例十九:在實施例一至十八之一基礎上，還可在激光器與聲光調制器之間加上光束整形器件，將光束進行整形，使得光斑均勻入射。
[0095]本實用新型并不局限于前述的【具體實施方式】。本實用新型擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組
口 ο
【權利要求】
1.一種全光控太赫茲強度調制器，其特征在于包括:太赫茲波發生裝置，用于產生太赫茲波；泵浦光波發生裝置，用于產生泵浦光波；太赫茲強度調制器，用于吸收泵浦光波的光子，產生光生載流子，隨后吸收用于驅動光生載流子運動的太赫茲波，光生載流子在太赫茲波電場驅動下，與其他粒子相互作用，將太赫茲波電場能量消耗并分散到其他粒子中，從而調制太赫茲波的強度；通過調節泵浦光波的強度，調節石墨烯層光生載流子的濃度，最終調制太赫茲波的輸出強度，其中所述太赫茲強度調制器包括:納米金顆粒層，用于吸收泵浦光波，納米金顆粒層中的自由電子與入射的泵浦光波產生等離子共振，納米金顆粒層通過等離子體共振將泵浦光波的光子傳遞給石墨烯層；石墨烯層，用于吸收納米金顆粒層傳遞的光子，同時石墨烯層吸收泵浦光產生的光子，所述光子激發石墨烯層產生光生載流子；隨后石墨烯層接收太赫茲波，光生載流子在太赫茲波電場驅動下運動，光生載流子與其他粒子相互作用，將太赫茲波電場能量消耗并分散到其他粒子中，從而調制太赫茲波的強度；石英基底，用于石墨烯層的襯底。
2.根據權利要求1所述的一種全光控太赫茲強度調制器，其特征在于所述太赫茲波發生裝置包括用于產生太赫茲波信號的太赫茲發生器，以及用于聚焦太赫茲發生器輸出太赫茲波能量的太赫茲波輸入調節器，所述太赫茲波輸入調節器將太赫茲波信號進行能量聚焦后，所述太赫茲波焦點位于石墨烯層上表面，石英基底位于石墨烯層下表面。
3.根據權利要求2所述的一種全光控太赫茲強度調制器，其特征在于所述太赫茲波輸入調節器是太赫茲透鏡或拋物面鏡。
4.根據權利要求1所述的一種全光控太赫茲強度調制器，其特征在于所述泵浦光波發生裝置包括用于產生泵浦光波的激光器，用于調制泵浦光頻率的聲光調制器，以及用于將聲光調制器輸出的泵浦光波聚焦調節的泵浦光波調節器，所述激光器通過聲光調制器與泵浦光波調節器光連接。
5.根據權利要求4所述的一種全光控太赫茲強度調制器，其特征在于所述泵浦光波調節器是透鏡。
6.根據權利要求4所述的一種全光控太赫茲強度調制器，其特征在于當泵浦光波與太赫茲波入射角度重合時，太赫茲波與泵浦光波都是從石墨烯上表面入射，所述太赫茲波輸入調節器還包括角度調節器，所述入射角度指的是入射至石墨烯層的角度。
7.根據權利要求6所述的一種全光控太赫茲強度調制器，其特征在于當泵浦光波垂直入射石墨烯層，太赫茲發生器輸出的太赫茲波垂直于泵浦光波，所述角度調節器是太赫茲調節器，經太赫茲角度調節器調節后的泵浦光波與太赫茲波入射角度相同時，太赫茲角度調節器是ITO反射鏡；當太赫茲波垂直入射石墨烯層，激光器輸出的泵浦光波垂直于太赫茲波，所述角度調節器是泵浦光角度調節器，經過泵浦光角度調節器調節后的泵浦光波與太赫茲波重合時，泵浦光角度調節器是硅片，所述太赫茲角度調節器是透射泵浦光波而反射太赫茲波的調節器，所述泵浦光波調節器是透射太赫茲波而反射泵浦光波的調節器。
8.根據權利要求1至7之一所述的一種全光控太赫茲強度調制器，其特征在于還包括用于探測太赫茲強度調制器輸出的太赫茲波探測裝置；所述太赫茲波探測裝置包括太赫茲輸出調節器、太赫茲探測器，所述太赫茲強度調制器輸出太赫茲波經過太赫茲輸出調節器聚焦后，傳輸至太赫茲探測器進行太赫茲波強度探測，所述太赫茲強度調制器通過太赫茲輸出調節器與太赫茲探測器光連接。
9.一種太赫茲強度調制器，其特征在于包括:納米金顆粒層，用于吸收泵浦光波，納米金顆粒層中的自由電子與入射的泵浦光波產生等離子共振，納米金顆粒層通過等離子體共振將泵浦光波的光子傳遞給石墨烯層；石墨烯層，用于吸收納米金顆粒層傳遞的光子，同時石墨烯層吸收泵浦光產生的光子，所述光子激發石墨烯層產生光生載流子，隨后石墨烯層接收太赫茲波，光生載流子在太赫茲波電場驅動下運動，光生載流子與其他粒子相互作用，將太赫茲波電場能量消耗并分散到其他粒子中，從而調制太赫茲波的強度；石英基底，用于石墨烯層的襯底。
10.根據權利要求9所述的一種太赫茲強度調制器，其特征在于所述石英基底層厚度范圍2-3_ ;納米金顆粒層直徑范圍3nm_6nm。
【文檔編號】G02F1/01GK203444187SQ201320506564
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月20日 優先權日:2013年8月20日
【發明者】彭龍瑤, 朱禮國, 鐘森城, 孟坤, 劉喬, 李澤仁 申請人:中國工程物理研究院流體物理研究所