提出并设计了一种基于双层石墨烯结构的电控太赫兹波开关。该开关结构由棱镜-石墨烯-二氧化硅-石墨烯-锑化铟组成。太赫兹波从棱镜左侧以特定角度入射, 棱镜右侧固定有太赫兹波探测器, 通过外加电场改变石墨烯介电常数, 影响等离子体波矢匹配, 进而控制太赫兹波反射率, 实现太赫兹开关目的。实验运用COMSOL软件对双层石墨烯电控开关进行仿真模拟, 将1 THz的太赫兹波以35.42°从棱镜左上方入射, 在无外加电场时, 太赫兹波反射率为2.63%, 此时为太赫兹波开关的“关”状态。施加外加电场时, 石墨烯的介电常数发生变化, 太赫兹波反射率改变并达到93.01%, 棱镜结构接近全反射, 此时为太赫兹波开关的“开”状态。研究结果表明该结构具有良好的太赫兹波强度控制性能, 电控太赫兹波开关消光比为15.5 dB。

存在于微波与远红外之间的太赫兹波, 因其无损害, 稳定性高等独特性质使太赫兹光谱与成像技术在近几年来得到了迅猛的发展。 太赫兹波独有的无损伤检测特性, 在安全检测方面具有良好的发展前景, 获得广大学者的研究和关注。 经过太赫兹成像系统获得的太赫兹图像, 虽然可以识别出隐藏的**或其他金属制品, 但是太赫兹图像的对比度和清晰度均较差, 不能完全符合人眼的视觉效果, 也不利于机器识别。 目前, 对太赫兹图像质量的提高和改善, 成为太赫兹成像技术长远发展和广泛应用的关键问题。 实验采用太赫兹波投射式成像系统对藏于物体中的金属心型吊坠和金属箭头进行成像, 扫描步长0.5 mm, 由于太赫兹光源大, 能量起伏等系统缺陷, 以及外部环境的复杂与干扰, 导致成像所得图像均有背景噪声严重, 边界模糊等问题, 成像质量较差。 提出一种基于双阈值的canny均衡化太赫兹图像增强算法, 根据太赫兹图像自身性质限制, 确定阈值和对图像均衡化的范围, 实现图像降噪并引入双阈值canny算法和梯度幅值算法, 使图像的对比度和清晰得到整体提高, 并保留和突出太赫兹图像的细节信息, 获得高分辨率、 边缘清晰的图像。 实验表明该算法对太赫兹图像具有良好的降噪效果, 能够保留图像细节信息, 图像对比度和图像质量得到增强和提高, 同时增强了太赫兹成像技术对隐藏缺陷或隐藏物体的辨别能力和透视能力, 为其在安检应用方面提供必要保证。