一种Ni纳米线阵列太赫兹衰减器的制作方法

本实用新型涉及一种太赫兹衰减器，特别是涉及一种Ni纳米线阵列太赫兹衰减器。

背景技术：

太赫兹(terahertz，简称THz，1THz＝1012Hz)波是指频率在0.1-10THz范围，对应波长在3000-30μm范围内的电磁波。由于其在电磁波频谱中具有的独特的位置，也有着诸多较为特殊的性质：

(1)由于非金属、非极性材料对THz波的吸收较小，因而THz波在诸如木材、纸张、塑料凳材料中具有高透性，在军事侦察、探测领域具有很好的应用前景；

(2)由于THz波的频率比GHz更高，单个THz脉冲频段可以加载10-10000个GHz频段，所以太赫兹波具有宽带特性，同时由于波长更短，方向性更好，因而THz波非常适用于短距离高速无线宽带通信；

(3)THz波具有非电离特性，频率为1THz的光子能量约为4meV，这个能量过小使得不能产生对于大部分的分子、晶格结构有害的电离，因此在生物学以及安全检查等方面具有较大的优势；

(4)由于大部分凝聚态物质和生物组织中分子的振动、转动能级以及分子间的弱相互作用能级对应的特征吸收谱线都处在THz波段范围内，因而利用物质在THz波段不同的吸收谱线特征可以快速高效的鉴别物质及分子的种类，不同的吸收谱线也被称为该物质的THz指纹。

虽然太赫兹波具有以上优点，但由于大气中水蒸气、氧气等对太赫兹波强烈吸收的影响以及太赫兹波在实际应用中的器件发展之后，使得太赫兹频段整体的研究与开发都很有限，自上世纪九十年代以来，随着半导体、光电子学、微纳加工技术的发展才令太赫兹科学和技术取得了巨大的进步。

太赫兹技术的进步还需要包括相关太赫兹功能器件的搭建，探索与实际应用的进展来推动。太赫兹功能器件主要包括太赫兹波导、太赫兹偏振器、太赫兹波调制器、太赫兹波天线、太赫兹波开关、太赫兹波衰减器等等。在这之中，又以太赫兹波衰减器的发展最为重要。

目前阶段，应用在太赫兹时域光谱技术中的衰减器主要是通过棱镜的交叉组合来实现对太赫兹光波的衰减的调控，通过对棱镜进行单反射或全内反射来调整入射光束的光斑大小或入射角、全反射次数等，从而达到衰减的目的，该方法光路结构搭造复杂，精度要求高，仪器使用寿命短。而已投入的太赫兹衰减器大多来自MicroTech公司出品的衰减器，该衰减器对于THz光电导天线，反波振荡器以及自由电子激光器均可得到宽而平坦的信号衰减，其主要由薄膜镀层元件组成，主要原理是通过金属化处理的楔形硅片具有不同的衰减水平，楔形硅片可单独或共同使用，在通过楔形硅片之间的组合可以到达不同的衰减水平，但该法生产产品材料较为昂贵，制备工艺较复杂，目前只能应用在实验室研究之中。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种Ni纳米线阵列太赫兹衰减器，该衰减器结构简单，操作方便，且成本低廉。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种Ni纳米线阵列太赫兹衰减器，其特征在于：其包括基底、有序排列在所述基底上的Ni纳米线层以及涂覆在所述Ni纳米线层上的保护层。

所述Ni纳米线阵列层包括相互正交的若干层Ni纳米线阵列层。

各所述Ni纳米线阵列层均包括多组平行间隔排列的Ni纳米线阵列单元，且上层所述Ni纳米线阵列层中的各组Ni纳米线阵列单元均与下层所述Ni纳米线阵列层中的各组Ni纳米线阵列单元相正交。

各层所述Ni纳米线阵列层中，两两所述Ni纳米线阵列单元的间隔均相同。

各所述Ni纳米线阵列层中，两两所述Ni纳米线阵列单元的间隔为5、10、15或20μm。

所述基底采用聚乙烯材料制作。

所述保护层采用聚二甲基硅氧烷材料制作。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型由于采用聚乙烯材料制作基底，该材料易裁剪，且成本低廉，有效降低了太赫兹衰减器的制作成本，简化了操作工艺。2、本实用新型提供的Ni纳米线太赫兹衰减器含有平行于基底的，双层正交大面积有序排列且同层中具有不同间隔的Ni纳米线阵列，通过控制Ni纳米线阵列的间距来实现太赫兹光波强度的调控，结构简单。3、本实用新型由于在Ni纳米线阵列层上部覆盖有一层PDMS涂层作为保护层，能够有效防止Ni纳米线阵列层中Ni纳米线的脱落与氧化，提高设备使用寿命。本实用新型具有制备简单，成本低廉，易于工业化生产，对未来太赫兹光谱应用的发展有着良好的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型太赫兹衰减片的结构示意图；

图2为本实用新型Ni纳米线太赫兹衰减片的侧面结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例和附图对本实用新型进行详细说明。

如图1、图2所示，本实用新型提供的一种Ni纳米线阵列太赫兹衰减器，其包括由下向上依次设置的基底1、Ni纳米线层2以及保护层3。其中，Ni纳米线阵列层2包括相互正交的若干层Ni纳米线阵列层，各Ni纳米线阵列层均包括多组平行间隔排列的Ni纳米线阵列单元，且上层Ni纳米线阵列层中的各组Ni纳米线阵列单元均与下层Ni纳米线阵列层中的各组Ni纳米线阵列单元相正交。本实用新型仅以两层Ni纳米线阵列层进行介绍，实际使用中根据太赫兹波的衰减程度可以对Ni纳米线阵列层的数量以及各层Ni纳米线阵列层中Ni纳米线阵列单元的数量进行调节。

作为一个优选的实施例，两两Ni纳米线阵列层中，Ni纳米线阵列单元的间隔可以相同也可以不相同，各Ni纳米线阵列层中，两两Ni纳米线阵列单元的间隔均相同，优选为5、10、15或20μm，当然也可以选择其他数据，通过调整Ni纳米线阵列单元的间隔即可对太赫兹衰减程度进行调节。

作为一个优选的实施例，基底采用聚乙烯材料制作。

作为一个优选的实施例，保护层采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料制作。

由于太赫兹波主要受到两方面的衰减影响：1)是Ni纳米线本身对太赫兹波有吸收的特性；2)两层Ni纳米线阵列组成的单元对于太赫兹波的衰减。随着Ni纳米线阵列中各Ni纳米线单元间隔的变化，太赫兹波会在Ni纳米线形成的小的单元中发生散射(间隔距离×间隔距离形成的小单元)也会不同，从而达到衰减的目的。

本实用新型还提供了制备上述双层Ni纳米线衰减器的方法，包括下述步骤：

1)采用化学还原法制备Ni纳米线，具体包括以下步骤：

1.1)称取1.2g的六水合氯化镍加入到50ml的乙二醇中，采用磁力搅拌加超声分散方法使镍离子分散在乙二醇中，形成透明的蓝色溶液；

1.2)称12.0g的氢氧化钠溶于200ml乙二醇中得到无色溶液；然后混合上面的两种溶液并加入150ml的还原剂水合肼，将载有混合溶液的烧杯放入带有平行磁场的水浴锅中加热至70℃，保温30min；

1.3)最后利用磁场吸取黑灰色产物，并用去离子水、乙醇、丙酮分别清洗3遍，得到了一维Ni纳米线；

2)利用磁场排列技术将所述Ni纳米线有序排列在基底上；

Ni纳米线的排列主要是通过在制备好的Ni纳米线中倒入无水乙醇并超声后形成浑浊液，通过磁场与干燥箱的作用将浑浊液中的Ni纳米线沉积在PE基底上，无水乙醇干燥后PE板上留下的便是排列好单层Ni纳米线阵列；

3)利用微电子加工工艺将同层纳米线阵列间隔分段；

同层Ni纳米线阵列中的不同间隔是在排列好的单层纳米线阵列的基础上利用微电子加工工艺的甩胶、曝光和去胶等过程制备的；

4)用PDMS覆盖在Ni纳米线阵列上，须与PE基底有着良好的接触。

PDMS层的制备方法为将适量液态PDMS倒在排列有一层Ni纳米线的PE基底上，加热使PDMS变硬并吸附在基底上。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。