一种太赫兹焦平面成像探测器、成像系统及成像方法技术方案

本发明专利技术涉及一种太赫兹焦平面成像探测器、成像系统及成像方法，该成像探测器包括超表面吸波模块、形变模块、磁性探测模块和数据读出模块，超表面吸波模块底部设有磁性膜，超表面吸波模块接收太赫兹信号后吸波产生热量，形变模块产生形变，带动超表面吸波模块底部的磁膜随之移动，将形变位移转化为磁场变化，磁性探测模块将磁场变化量转化为电阻值的变化量，数据读出模块读取电阻信号并转换为电压信号；本发明专利技术将形变位移转化为磁场进行成像，等效噪声功率NEP性能优异，响应速度更快，可满足实时成像要求，并且工作频段的设计更具灵活性，能够实现室温下成像，无需额外的制冷设备，结构设计合理，可满足制备大规模阵列的需求。可满足制备大规模阵列的需求。可满足制备大规模阵列的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹焦平面成像探测器、成像系统及成像方法


[0001]本专利技术涉及一种太赫兹焦平面成像探测器、成像系统及成像方法，特别是涉及一种基于磁性探测与超表面的太赫兹焦平面成像探测器、成像系统及成像方法，属于焦平面成像


技术介绍

[0002]太赫兹焦平面成像技术是太赫兹探测感知领域的研究热点之一，也是太赫兹探测感知系统的重要发展趋势之一。太赫兹焦平面成像主要具备以下三方面优势：
①
成像实时性好，能够获得非合作目标视频级图像；
②
能够获取目标的原始像素级信息，在信息完成度与可塑性方面优于其他技术途径，能够为目标识别提供优质信息源；
③
具备视场、焦距、工作频段等通用化、型谱化、系列化特质，可以满足多种任务需求。由于太赫兹焦平面成像技术的优势明显，其受到了各国的广泛重视。美国设立“太赫兹焦平面成像技术”“亚毫米波焦平面成像技术”“先进扫描成像项目”等研究专项用于军事领域；欧洲在其第七、第八框架中设立多个相关专项推动太赫兹焦平面成像技术的商业应用。太赫兹焦平面成像技术的核心是太赫兹探测器件，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，包括超表面吸波模块、形变模块、磁性探测模块和数据读出模块，其中形变模块与超表面吸波模块连接，超表面吸波模块底部设有磁性膜，超表面吸波模块接收太赫兹信号后吸波产生热量，使得形变模块产生形变，带动超表面吸波模块底部的磁性膜随之移动，从而将形变位移转化为磁场变化，磁性探测模块探测所述磁场变化，将磁场变化转化为电阻值的变化，数据读出模块从磁性探测模块读取电阻信号并转换为电压信号后向外输出。2.根据权利要求1所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述超表面吸波模块包括n
×
m个超表面像元组成的像元阵列，每个超表面像元包括p
×
q个超表面单元，每个超表面像元对应一个形变模块、一个磁性探测模块和一个数据读出模块，共包含n
×
m个形变模块、n
×
m个磁性探测模块和n
×
m个数据读出模块，n、m、p、q均为大于或等于1的正整数。3.根据权利要求1或2所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述超表面吸波模块结构的每个超表面像元包括顶层、中间层、底层和磁性膜，层与层之间紧密结合，其中磁性膜的厚度为5～10μm，镀在底层的下表面。4.根据权利要求3所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述磁性膜为通过化学气相沉积法在底层的下表面镀钕铁硼NdFeB形成。5.根据权利要求1所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述形变模块包括悬臂梁、支柱和衬底，所述悬臂梁为两根，对称设置在超表面像元两侧，且悬臂梁一端折弯与超表面像元连接，另一端与支柱连接，支柱设置在衬底上，通过与形变模块连接使超表面吸波模块处于悬空状态。6.根据权利要求5所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述悬臂梁为双层结构，两层紧密结合，两层的材料分别为Au和Si3N4。7.根据权利要求1所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述磁性探测模块为TMR膜，设置在形变模块的衬底表面；所述TMR膜的厚度为5～10μm。8.根据权利要求7所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述TMR膜通过化学气相沉积方法镀在衬底表面，具体为采用气相沉积设备依次蒸镀氧化铁Fe3O4、氧化铝Al2O3和氧化铁Fe3O4。9.根据权利要求1、7或8所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述磁性膜与TMR膜之间的距离为10～20μm；其中磁性膜、TMR膜以及吸波表面的面积大小关系为：吸波表面面积＞磁性膜面积＞TMR膜面积；所述TMR膜面积为磁性膜面积的50％～80％；磁性膜面积为吸波表面面积的50％～80％。10.根据权利要求1、7或8所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述TMR膜的拓扑结构为TMR推挽半桥单元，TMR推挽半桥单元包括TMR1和TMR2，TMR1与TMR2正敏感方向反向放置，TMR1一端连接偏置电压Vbias，另一端与TMR2一端连接，TMR2的另一端接地，输出信号Vout由TMR1和TMR2连接处引出。11.根据权利要求1所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述数据读出模块包括模拟模块与数字模块，其中模拟模块将从磁性探测模块接收的电阻信号转化为电压信号，并进行滤波、放大后输出至数字模块，数字模块对接收的信号进行数字化处理。12.根据权利要求11所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述模拟模块包括基准电流源电路、数字化读出通道，电流比较器电路、斜坡发生器电路、LVDS驱动和接收模
块，其中基准电流源电路用于提供电流基准；数字化读出通道由探测电桥支路、参比电桥支路、非均匀性校正电路、积分放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟进超，朱海亮，李凉海，王开，张振华，刘甘雨，周雨欣，谢胜林，刘昊，黄辉，
申请(专利权)人：航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：