一种阵列谐振式太赫兹接收器及其太赫兹光谱仪装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种阵列谐振式太赫兹接收器及其太赫兹光谱仪装置。该太赫兹光谱仪装置基于阵列谐振式太赫兹接收器接收太赫兹波信号。阵列谐振式太赫兹接收器包括由若干组不同谐振频率的天线阵列。天线阵列由谐振单元按N×M行列排列组成。谐振单元为基于电感电容谐振原理的双开口谐振环结构。天线阵列最中心的谐振单元的双开口谐振环结构的中心部设有超导氮化铌热电子测辐射热计，并由超导氮化铌热电子测辐射热计桥接。实验证明，本发明专利技术在检测太赫兹光谱信号时具有很高的灵敏度，并且响应速度快，且易于片上集成，制备工艺简单方便，成本低，系统简单，易于推广。

An array resonant terahertz receiver and its terahertz spectrometer

The invention discloses an array resonant terahertz receiver and a terahertz spectrometer device thereof. The terahertz spectrometer device receives terahertz wave signal based on array resonant terahertz receiver. The array resonant terahertz receiver consists of a number of antenna arrays with different resonant frequencies. The antenna array is composed of resonance units arranged in n \u00d7 M rows. The resonant unit is a double open resonant ring structure based on the resonant principle of inductance and capacitance. The center part of the double open resonant ring structure of the most central resonant unit of the antenna array is provided with a superconducting niobium nitride thermistor, which is bridged by the superconducting niobium nitride thermistor. Experiments show that the invention has high sensitivity in detecting terahertz spectrum signal, fast response speed, easy on-chip integration, simple and convenient preparation process, low cost, simple system and easy promotion.

【技术实现步骤摘要】
一种阵列谐振式太赫兹接收器及其太赫兹光谱仪装置
本专利技术涉及基于超导氮化铌测辐射热计的太赫兹光谱检测。
技术介绍
太赫兹(terahertz，通常简称THz)波，通常是指频率在0.1THz至30THz之间的电磁波。太赫兹波光子能量低、具有穿透性以及指纹谱等特征，使其广泛应用于射电天文、安检成像、生物医药等领域。近几十年来，人们对太赫兹波的研究不断深入，不同种类的太赫兹检测器和辐射源纷纷诞生，各种太赫兹光谱仪检测技术也相应产生。基于超导氮化铌(NbN)测辐射热计(HEB)的太赫兹直接检测器，速度快(响应时间约35ps)且灵敏度高(噪声等效功率NEP为10-13～10-12W/√Hz)，成为检测微弱太赫兹短脉冲信号的有力工具。太赫兹超材料是由电小尺寸、周期性重复单元构成的应用于太赫兹波段的人工电磁超材料。利用开口环结构的太赫兹超材料可制备成窄带电感电容(LC)谐振器，具有Q值高、易于平面集成等优点。随着太赫兹技术的发展，对片上集成太赫兹光谱仪的需求逐步增加。传统的太赫兹光谱检测方式有干涉仪，如迈克尔逊(Michelson)干涉仪等，需要一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阵列谐振式太赫兹接收器，其特征在于，包括若干谐振单元(1)；谐振单元(1)按N×M行列排列组成天线阵列，包括上臂(11)、下臂(12)、中间臂(13)和两条侧边臂(14)；上臂(11)和下臂(12)相互平行，中间臂(13)和侧边臂(14)相互平行；中间臂(13)位于两条侧边臂(14)之间，并且中间臂(13)和侧边臂(14)之间留有空腔(15)；两条侧边臂(14)的中间留有开口(16)，使得侧边臂(14)分成分别连接上臂(11)和下臂(12)的两段，从而使得谐振单元(1)呈现两个相背的C字形结构；同一行内，谐振单元(1)一边通过上臂(11)之间的上臂桥(21)串接一边相邻的谐振单元(1)...

【技术特征摘要】
1.一种阵列谐振式太赫兹接收器，其特征在于，包括若干谐振单元(1)；谐振单元(1)按N×M行列排列组成天线阵列，包括上臂(11)、下臂(12)、中间臂(13)和两条侧边臂(14)；上臂(11)和下臂(12)相互平行，中间臂(13)和侧边臂(14)相互平行；中间臂(13)位于两条侧边臂(14)之间，并且中间臂(13)和侧边臂(14)之间留有空腔(15)；两条侧边臂(14)的中间留有开口(16)，使得侧边臂(14)分成分别连接上臂(11)和下臂(12)的两段，从而使得谐振单元(1)呈现两个相背的C字形结构；同一行内，谐振单元(1)一边通过上臂(11)之间的上臂桥(21)串接一边相邻的谐振单元(1)，另一边通过下臂(12)之间的下臂桥(22)串接另一边相邻的谐振单元(1)；中心谐振单元(10)是位于所述天线阵列中心的谐振单元(1)；中心谐振单元(10)的中间臂(13)设有间隙(19)，使得中间臂(13)分成连接上臂(11)和下臂(12)的两段；间隙(19)内设有超导氮化铌热电子测辐射热计(30)；超导氮化铌热电子测辐射热计(30)将中心谐振单元(10)内分别连接上臂(11)和下臂(12)的两段中间臂(13)桥接，并通过其所在同一行内的所有谐振单元(1)串接，串接的一端为接地部(25)，另一端则作为探测连接电极(24)。


2.如权利要求1所述的阵列谐振式太赫兹接收器，其特征在于，还包括衬底；所述天线阵列以掩模溅射金膜的方式制备在所述衬底上。


3.如权利要求1所述的阵列谐振式太赫兹接收器，其特征在于，所述天线阵列有多组；同一组天线阵列内的谐振单元(1)具有相同的谐振频率，不同组的天线阵列内的谐振单元(1)具有不同的谐振频率。


4.一种太赫兹光谱仪装置，其特征在于，包括低温真空光学杜瓦、超半球硅透镜、阵列谐振式太赫兹接收器和读出电路，所述低温真空光学杜瓦设有透明窗，使得太赫兹波能够通过所述透明窗进入所述低温真空光学杜瓦的内部；所述超半球硅透镜用于聚焦进入所述低温真空光学杜瓦内的太赫兹波；所述阵列谐振式太赫兹接收器紧贴在所述超半球硅透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏润丰，陈健，涂学凑，贾小氢，吴敬波，张彩虹，康琳，金飚兵，许伟伟，吴培亨，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32