本發(fā)明涉及一種太赫茲波導器件及其控制方法，尤其涉及一種基于高分子化合物的太赫茲波導器件。
背景技術：
：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術和應用價值。目前對于太赫茲技術的研究主要集中在探測、成像、傳輸、頻譜等幾個方面。目前波導管以金屬波導管為主，然而，由于金屬波導管內表面粗糙度大，均勻性差而引起色散，影響了傳輸的性能。另外，太赫茲波在金屬波導管傳輸的過程中損耗很大，難以進行遠距離傳輸。技術實現要素：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的太赫茲波導器件及其控制方法。一種太赫茲波導器件，所述太赫茲波導器件包括基管，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表面。在其中一個實施例中，所述聚合物材料的吸收系數在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構。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，進一步包括波導充氣機，所述波導充氣機與所述基管連通，用于向基管內通入氮氣，并形成均勻的氣流場。一種太赫茲波導器件的控制方法，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定值之間的氣壓差值；根據氣壓差值，調整充氣速率以使基管中的氮氣的氣壓穩(wěn)定在預設氣壓值。相對于傳統(tǒng)技術，本發(fā)明提供的太赫茲波導器件及其控制方法，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器件的結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的通過波導充氣機向太赫茲波導器件中輸入氮氣氣流的結構示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的太赫茲波導器件的控制方法。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表面。所述空心管的內徑R可以根據傳輸模式進行選擇。具體的，一般情況下：空心管中傳輸模的半徑R應滿足其中，λ為太赫茲波的波長；而在采用模工作時，應使其中3.41、2.61及2.06為根據截止頻率計算獲得的經驗值，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管中基管所采用的材料及其特性。表1.太赫茲波導器件的特性（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，且物理化學性質穩(wěn)定，因此可以有效規(guī)避金屬材料基管由于內壁粗糙度大，均勻性差而引起的較大散射，具有更好的傳輸性能?？梢岳斫?，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，并根據監(jiān)測結果實時調整氣泵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、關閉等手動控制，以在波導充氣機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，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定值之間的氣壓差值；步驟S50，根據氣壓差值，調整充氣速率以使基管中的氣壓穩(wěn)定在預設氣壓值。具體的，在步驟S50中，當所述當前氣壓的平均值與設定值之間的氣壓差值為正時，說明當前氣壓已經高于預定值，則降低充氣速率以降低基管10中的氣壓，以使氣壓穩(wěn)定在預定值；當所述當前氣壓的平均值與設定值之間的氣壓差為負時，則說明當前氣壓已經低于預設值，則提高充氣速率，以提高基管10中氣壓，使之達到預定值；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。所述方法能夠實時的監(jiān)控并反饋基管10中的氮氣的氣壓變化，并根據反饋的結果調整充氣氣流，從而實現基管中氣場的均勻分布。以上所述實施例的各技術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特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應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。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，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以所附權利要求為準。當前第1頁1 2 3