一种太赫兹波导及其制备方法

技术领域

本发明涉及太赫兹波导技术领域，特别是涉及一种太赫兹波导及其制备方法。

背景技术

金属/介质波导通过在基管内壁分别镀金属膜和介质膜得到。由于介质膜的存在，介质金属膜波导增加了波导内表面的反射率，大大提高了传输时能量在空气芯中的占比，而干燥空气是低吸收介质，从而与金属膜波导相比，金属介质膜波导降低了传输损耗。

由于THz波(太赫兹波)在空气/介质的交界处以及介质/金属的交界处发生多次反射，介质金属膜波导中的介质膜如同法布里-珀罗干涉腔，结合空芯波导传输电磁波的理论以及介质膜对波导传输损耗的影响，可以得到最优膜厚的值。最优膜厚即为在某一波长对应着一个介质膜厚度使得波导的传输损耗最小。介质金属膜波导在中远红外波段的应用已经有一些理论。传输波长远小于波导内径时，介质金属膜波导获得最低损耗的介质膜最优膜厚为：

其中n

这种在中红外空芯波导中的常用方法，其有效性已被大量理论及实验结果所证实。但是当应用到太赫兹波段时，由于现有的介质/金属波导采用从外到内的工艺流程的限制，最多只能镀制到15微米左右，无法镀制到所需要的模厚。而拉制毛细管最小只能拉制到80微米左右厚度，所以15-80微米厚度的介质层无法实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种太赫兹波导及其制备方法，以使介质膜厚度达到最优要求。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种太赫兹波导制备方法，包括：

采用毛细管拉丝的方法将预制管拉制成毛细管；

在所述毛细管外镀制金属膜；

在所述金属膜外镀制保护层；

采用腐蚀法对所述毛细管进行腐蚀。

可选地，所述预制管材料为碘化银、硫化锌、硒化锌、二氧化硅、聚甲基丙烯酸甲酯、聚亚酰胺、环烯烃聚合物、环烯烃类共聚物、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚碳酸酯或碳氟聚合物。

可选地，所述金属膜采用液相镀膜法、金属真空蒸镀法或金属溅射法镀制。

可选地，所述金属膜材料为金、银、铜或铝。

可选地，所述保护层材料为塑料。

可选地，所述采用腐蚀法对所述毛细管进行腐蚀，具体为：

使用蠕动泵将环己烷-乙醇混合液循环通入所述毛细管中，利用所述环己烷-乙醇混合液腐蚀所述毛细管。

可选地，腐蚀后的毛细管厚度为8μm-80μm。

一种太赫兹波导，所述太赫兹波导采用上述太赫兹波导制备方法制备，所述太赫兹波导从内到外依次设置有毛细管、金属膜以及保护层。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了一种太赫兹波导及其制备方法，制备方法包括：采用毛细管拉丝的方法将预制管拉制成毛细管；在所述毛细管外镀制金属膜；在所述金属膜外镀制保护层；采用腐蚀法对所述毛细管进行腐蚀。本发明不同于传统的在金属膜内镀制介质膜，而是先拉制作为介质膜的毛细管再镀制金属膜，最后用腐蚀法腐蚀毛细管，可以使毛细管(也就是介质膜)厚度达到最优要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的太赫兹波导制备方法流程图；

图2为本发明实施例提供的太赫兹波导制备装置示意图；

图3为本发明实施例提供的不同介质模厚情况下介质金属膜波导在120-230GHz处的色散图；

图4为本发明实施例提供的损耗特性示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种太赫兹波导及其制备方法，以使介质膜厚度达到最优要求。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-2所示，太赫兹波导制备方法包括：

步骤101：采用毛细管拉丝的方法将预制管拉制成毛细管。其中，所述预制管材料为碘化银、硫化锌、硒化锌、二氧化硅、聚甲基丙烯酸甲酯、聚亚酰胺、环烯烃聚合物、环烯烃类共聚物、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚碳酸酯或碳氟聚合物。

步骤102：在所述毛细管外镀制金属膜。其中，所述金属膜采用液相镀膜法、金属真空蒸镀法或金属溅射法镀制。所述金属膜材料为金、银、铜或铝。

步骤103：在所述金属膜外镀制保护层。其中，所述保护层材料为塑料。

步骤104：采用腐蚀法对所述毛细管进行腐蚀。具体为：

使用蠕动泵将环己烷-乙醇混合液或相应的腐蚀液循环通入所述毛细管中，利用所述环己烷-乙醇混合液或相应的腐蚀液腐蚀所述毛细管。在一个具体的实施例中，腐蚀后的毛细管厚度为8μm-80μm。

如图3所示，毛细管膜厚为0时，色散始终为正值。而100、200、300微米厚度时都在某些频段具有负色散的特性，并且都具有零色散点，选择一定毛细管膜厚，便可在0.1-0.4THz获得一定的数值负色散特性。对金属波导的正色散特性实现补偿，减小信息传输系统的色散影响。

本发明通过腐蚀法实现的低膜厚波导还可以实现在0.5-5THz处的低损耗。当毛细管膜厚为20微米情况下，内径4mm波导在波长为100-300微米，3THz-1THz波长处的损耗特性如图4所示，可以看出波导在150微米，2THz处的损耗最低。

本发明的制备方法与传统的在金属圆形空芯波导内表面再镀制介质膜的方法不同，采用先制作介质膜，在介质膜层外面再镀制金属膜的顺序。通过腐蚀毛细管(也就是介质膜)，可使其达到最优膜厚要求，具体为，通过控制腐蚀时间便可制备出任意膜厚度。突破了传统镀制方法无法镀制较厚薄膜的局限。

本实施例还提供了一种太赫兹波导，所述太赫兹波导从内到外依次设置有毛细管、金属膜以及保护层。

本实施例中的太赫兹波导工作波长可以为太赫兹的高频段如0.5-5THz或太赫兹的低频段如0.1-0.4THz。选择正确的金属膜和介质膜(也就是毛细管)厚度，以及适合的金属膜和介质膜材料，波导可在0.1-0.4THz频段实现负色散特性。再通过腐蚀法，减小上述负色散波导的介质膜的厚度，可在0.5-5THz频段实现低损耗特性。

本实施例中，毛细管内径可以实现从几十微米到数毫米任意选择，以适应不同的光源和检测器的选型，并且柔韧性好，最小弯曲半径可以达到1厘米以内，长度可达数十米，可以用于激光和非相干宽谱光源的低损耗传输。介质金属波导在太赫兹波段具有负色散的特性，而金属波导具有正色散，所以可以通过两种波导的配置，达到色散补偿的目的。同时介质金属波导在某些特殊波长点具有零色散特性，可以在通信等领域广泛被应用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。