本發(fā)明涉及一種太赫茲波導(dǎo)器件及其控制方法，尤其涉及一種基于高分子化合物的太赫茲波導(dǎo)器件。
背景技術(shù)：
：太赫茲（THz）是指頻率從0.1～10THz，介于毫米波和紅外光之間的電磁輻射區(qū)域。由于太赫茲波在電磁波譜上的特殊位置，它有很多優(yōu)越的特性和非常重要的學(xué)術(shù)和應(yīng)用價值。目前對于太赫茲技術(shù)的研究主要集中在探測、成像、傳輸、頻譜等幾個方面。目前波導(dǎo)管以金屬波導(dǎo)管為主，然而，由于金屬波導(dǎo)管內(nèi)表面粗糙度大，均勻性差而引起色散，影響了傳輸?shù)男阅堋Ａ硗猓掌澆ㄔ诮饘俨▽?dǎo)管傳輸?shù)倪^程中損耗很大，難以進行遠距離傳輸。技術(shù)實現(xiàn)要素：由此可見，確有必要提供一種具有更好的傳輸性能且能夠用于遠距離傳輸?shù)奶掌澆▽?dǎo)器件及其控制方法。一種太赫茲波導(dǎo)器件，所述太赫茲波導(dǎo)器件包括基管，所述基管的材料為聚合物材料，且所述基管中填充有氮氣。在其中一個實施例中，所述基管為圓形的空心管，且所述空心管具有光滑的內(nèi)表面。在其中一個實施例中，所述聚合物材料的吸收系數(shù)在1THz處小于等于0.5cm-1。在其中一個實施例中，所述聚合物材料對太赫茲波的折射率為1.4-2.0。在其中一個實施例中，所述聚合物材料為聚乙烯、聚四氟乙烯、聚甲基戊烯、環(huán)烯烴類共聚物中的一種。在其中一個實施例中，所述基管為純聚四氟乙烯形成的管狀結(jié)構(gòu)。在其中一個實施例中，所述氮氣在基管中形成均勻的氣流場。在其中一個實施例中，所述基管的半徑R滿足以傳輸模，其中λ為太赫茲波的波長。在其中一個實施例中，進一步包括波導(dǎo)充氣機，所述波導(dǎo)充氣機與所述基管連通，用于向基管內(nèi)通入氮氣，并形成均勻的氣流場。一種太赫茲波導(dǎo)器件的控制方法，包括：獲取基管中不同位置處的當前氮氣的氣壓監(jiān)測信號；根據(jù)氣壓監(jiān)測信號計算基管中不同位置處氮氣的當前氣壓；根據(jù)不同位置處的氮氣的當前氣壓獲得當前氣壓的平均值；獲取當前氣壓的平均值與設(shè)定值之間的氣壓差值；根據(jù)氣壓差值，調(diào)整充氣速率以使基管中的氮氣的氣壓穩(wěn)定在預(yù)設(shè)氣壓值。相對于傳統(tǒng)技術(shù)，本發(fā)明提供的太赫茲波導(dǎo)器件及其控制方法，通過采用聚合物材料作為基管，并且充入氮氣，能夠減小散射，從而具有更高的傳輸性能，能夠應(yīng)用于遠距離的傳輸。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例提供的太赫茲波導(dǎo)器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的通過波導(dǎo)充氣機向太赫茲波導(dǎo)器件中輸入氮氣氣流的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的太赫茲波導(dǎo)器件的控制方法。主要元件符號說明具體實施方式下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明提供的基于高分子化合物的太赫茲波導(dǎo)管作進一步的詳細說明。請一并參見圖1，本發(fā)明實施例提供的基于高分子化合物的太赫茲波導(dǎo)器件包括基管10及填充于基管10中的氮氣20。所述基管10為圓形的空心管，所述空心管具有光滑的內(nèi)表面。所述空心管的內(nèi)徑R可以根據(jù)傳輸模式進行選擇。具體的，一般情況下：空心管中傳輸模的半徑R應(yīng)滿足其中，λ為太赫茲波的波長；而在采用模工作時，應(yīng)使其中3.41、2.61及2.06為根據(jù)截止頻率計算獲得的經(jīng)驗值，以使太赫茲波在基管20中能夠穩(wěn)定的傳播。所述基管20中輸入的太赫茲波的頻率可為0.1～3.0THz，本實施例中，所述太赫茲波的頻率為1THz。所述基管10的材料為對太赫茲波透明的聚合物材料，所述聚合物材料的吸收系數(shù)在1THz處小于等于0.5cm-1，并隨頻率近似呈拋物型增加，從而能夠減小損耗，增加傳輸距離；所述聚合物材料對太赫茲波的折射率為1.4-2.0，優(yōu)選的，所述聚合物材料對太赫茲波的折射率為1.4-1.6，從而使得所述基管10對太赫茲波透明的同時進一步減小損耗。所述聚合物材料可為聚乙烯（PE）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚甲基戊烯（TPX）、環(huán)烯烴類共聚物（COC）中的一種。進一步，所述聚乙烯可為低密度聚乙烯（LDPE）或高密度聚乙烯（HDPE）。所述基管20的一端可與太赫茲波輸入裝置（圖未示）相連，所述太赫茲波輸入裝置用于向基管20中輸入太赫茲波；所述基管20的另一端可與太赫茲波接收裝置（圖未示）相連，所述太赫茲波接收裝置用于接收基管20傳入的太赫茲波。請一并參閱表1，為本發(fā)明所述的太赫茲波導(dǎo)管中基管所采用的材料及其特性。表1.太赫茲波導(dǎo)器件的特性（f≤1THz）聚合物吸收率(單位：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為基管10，所述基管10的材料對太赫茲波高度透明、色散小并且具有很好的柔韌性，且物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，因此可以有效規(guī)避金屬材料基管由于內(nèi)壁粗糙度大，均勻性差而引起的較大散射，具有更好的傳輸性能。可以理解，上述材料僅僅為具體的實施例，所述聚合物材料對太赫茲波透明即可。本實施例中，所述聚合物材料為聚四氟乙烯。請一并參閱圖2，所述氮氣20填充于所述基管10中，具體的，所述氮氣20可以勻速的方式流通于所述基管10中，從而在基管10中形成穩(wěn)定均勻的氣流場。所述基管10可通過波導(dǎo)充氣機100向所述基管10中充入氮氣，形成穩(wěn)定均勻的氣場。進一步，所述氮氣20充滿于所述基管10中，即所述基管10中僅填充有氮氣20，而不包含其他氣體；具體的，所述基管10中為純氮氣。所述基管10中的氮氣20的氣壓可以根據(jù)太赫茲波的波長及基管10的承受力進行選擇，可為1atm-3atm，可以根據(jù)需要進行選擇，以使太赫茲波在基管10中能夠穩(wěn)定的傳播。進一步，通過采用氮氣作為傳輸介質(zhì)能夠有效規(guī)避空氣中水分對傳播的影響；另外，由于氮氣20均勻的穩(wěn)定、均勻的分布于所述基管10中，因此所述太赫茲波能夠在痰氣20中穩(wěn)定的傳播。所述波導(dǎo)充氣機100包括氣泵110、干燥器120、氣壓監(jiān)測器130、電源模塊140、控制模塊150、顯示和執(zhí)行模塊160及充氣模塊170。所述氣泵110用于輸出氮氣；所述干燥器120用于對輸出的氮氣進行干燥處理，以去除氮氣中的水氣；所述氣壓監(jiān)測器130用于監(jiān)測基管10中氣壓的大小，并將監(jiān)測結(jié)果輸出至控制模塊150；所述控制模塊150用于對氣泵110輸出的氮氣進行控制，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果實時調(diào)整氣泵110中氮氣的輸出，使基管10中的氣流保持穩(wěn)定、均勻；所述顯示和執(zhí)行模塊160用于顯示當前的氣壓等，并接收輸入的控制指令，并將控制指令傳輸至控制模塊150以對氣泵110輸出的氣流進行自動控制；所述電源模塊140用于提供電源；所述充氣模塊170用于將氣泵110輸出的氮氣輸入基管10中。所述氮氣20可通過所述基管10兩端的進氣口（圖未示）和排氣口（圖未示）流入流出所述基管10。進一步，所述波導(dǎo)充氣機100還可包括一個手動控制單元（圖未示），所述手動控制單元用于對氣泵110輸出的氣流進行手動開啟、關(guān)閉等手動控制，以在波導(dǎo)充氣機100在自動控制模式下工作不正常時，對氣泵110進行手動控制，以避免對基管10造成影響。本實施例中所述氮氣20作為太赫茲的傳輸介質(zhì)，能夠有效規(guī)避空氣、水氣等對太赫茲波傳播的影響，減少太赫茲波在基管10中的色散，從而減小了太赫茲波的損耗，增加了太赫茲波的傳輸距離。請一并參閱圖3，本發(fā)明實施例進一步提供一種利用上述波導(dǎo)充氣機100對基管10進行充氣的流程包括：步驟S10，獲取基管中不同位置處的當前氮氣的氣壓監(jiān)測信號；步驟S20，根據(jù)氣壓監(jiān)測信號計算基管中不同位置處氮氣的當前氣壓；步驟S30，根據(jù)不同位置處的氮氣的當前氣壓獲得當前氣壓的平均值；步驟S40，獲取當前氣壓的平均值與設(shè)定值之間的氣壓差值；步驟S50，根據(jù)氣壓差值，調(diào)整充氣速率以使基管中的氣壓穩(wěn)定在預(yù)設(shè)氣壓值。具體的，在步驟S50中，當所述當前氣壓的平均值與設(shè)定值之間的氣壓差值為正時，說明當前氣壓已經(jīng)高于預(yù)定值，則降低充氣速率以降低基管10中的氣壓，以使氣壓穩(wěn)定在預(yù)定值；當所述當前氣壓的平均值與設(shè)定值之間的氣壓差為負時，則說明當前氣壓已經(jīng)低于預(yù)設(shè)值，則提高充氣速率，以提高基管10中氣壓，使之達到預(yù)定值；類似的，當所述氣壓差值為零時，則說明當前充氣速率已經(jīng)能夠穩(wěn)定基管10中的氣壓值，從而保持當前充氣速率即可。所述方法能夠?qū)崟r的監(jiān)控并反饋基管10中的氮氣的氣壓變化，并根據(jù)反饋的結(jié)果調(diào)整充氣氣流，從而實現(xiàn)基管中氣場的均勻分布。以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當認為是本說明書記載的范圍。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。當前第1頁1 2 3