双极化太赫兹谐振探测单元及阵列式探测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了双极化太赫兹谐振探测单元及阵列式探测装置。其中，谐振探测单元包括谐振单元和超导量子电容探测单元。超导量子电容探测单元包括超导岛、约瑟夫森结和准粒子库。超导岛通过栅极电容器连接谐振单元。准粒子库包括吸收器和中间臂。吸收器包括北向连接臂、南向连接臂和连接于在北向连接臂和南向连接臂之间的若干十字单元串。十字单元串由若干十字单元串接而成。北向连接臂通过中间臂和约瑟夫森结连接超导岛。本发明专利技术利用准粒子隧穿、库伦阻碍以及量子电容效应来探测超导岛电荷数奇偶态，能够对极其微弱的双极化太赫兹信号进行探测，具有高吸收效率和高灵敏度优点，甚至能够进行太赫兹单光子探测、计数和成像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太赫兹信号探测和成像。

技术介绍

1、光子是传递电磁波相互作用的基本粒子，单光子探测器是一种抗噪声干扰能力强、超高灵敏度器件，其能探测光的最小能量量子，并对单个光子进行计数。当信号强度仅为几个光子能量级时，单光子探测器能探测其幅度、相位和极化等信息，可突破传统直接探测器只探测幅度的局限，能实现对极微弱目标信号的超高灵敏度探测，具有极大优势。近些年来，随着量子信息技术飞速发展，涌现出各种新型量子信息器件。常见的单光子探测器种类主要有光电倍增管（pmt）、单光子雪崩二极管（spad）及超导纳米线单光子探测器（snspd）等。这些单光子探测器大部分都工作在红外、可见光或以上频段，很少能在远红外或太赫兹频段进行单光子探测。

2、太赫兹波，一般指频率在0.1thz至10thz之间的电磁波，其覆盖亚毫米波至远红外波段，处于电子学与光子学的过渡频段。相比红外波段，太赫兹波单个光子能量要低两个数量级，因此探测更低能量太赫兹单个光子需要更高灵敏度的太赫兹探测器。太赫兹波有着丰富的可用频段资源，其具有指纹谱的特点，并对干燥物料具备穿透性，且有着宽带宽本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.双极化太赫兹谐振探测单元，其特征在于，包括谐振单元(3)和超导量子电容探测单元(4)；超导量子电容探测单元(4)包括超导岛(41)、约瑟夫森结(42)和准粒子库(46)；超导岛(41)通过栅极电容器(43)连接谐振单元(3)；准粒子库(46)包括吸收器(5)和中间臂(45)；吸收器(5)包括北向连接臂(59N)、南向连接臂(59S)和十字单元串(500)；北向连接臂(59N)和南向连接臂(59S)横向设置且相互平行；十字单元串(500)有若干，设置在北向连接臂(59N)和南向连接臂(59S)之间；十字单元串(500)包括若干通过纵向臂(52)串接的方框体(51)；方框体(51)由两根...

【技术特征摘要】

1.双极化太赫兹谐振探测单元，其特征在于，包括谐振单元(3)和超导量子电容探测单元(4)；超导量子电容探测单元(4)包括超导岛(41)、约瑟夫森结(42)和准粒子库(46)；超导岛(41)通过栅极电容器(43)连接谐振单元(3)；准粒子库(46)包括吸收器(5)和中间臂(45)；吸收器(5)包括北向连接臂(59n)、南向连接臂(59s)和十字单元串(500)；北向连接臂(59n)和南向连接臂(59s)横向设置且相互平行；十字单元串(500)有若干，设置在北向连接臂(59n)和南向连接臂(59s)之间；十字单元串(500)包括若干通过纵向臂(52)串接的方框体(51)；方框体(51)由两根相互平行的横向臂(511)和两根相互平行的侧臂(512)所组成；纵向臂(52)末端垂直连接横向臂(511)，并与横向臂(511)组成t字形结构；连接横向臂(511)的纵向臂(52)有两根，相互平行，且其对称中心线和两根侧臂(512)的对称中心线共线；所述十字单元串(500)最北方的方框体(51)通过纵向臂(52)连接北向连接臂(59n)，最南方的方框体(51)通过纵向臂(52)连接南向连接臂(59s)；连接北向连接臂(59n)和南向连接臂(59s)的纵向臂(52)与北向连接臂(59n)、南向连接臂(59s)相垂直；中间臂(45)一端连接北向连接臂(59n)，另一端通过约瑟夫森结(42)连接超导岛(41)；谐振单元(3)包括相连的微电容器(31)和微电感器(32)。

2.根据权利要求1所述的谐振探测单元，其特征在于，超导岛(41)是一根由超导材质制成的细长线体，与北向连接臂(59n)相平行；中间臂(45)与北向连接臂(59n)、超导岛(41)相垂直；中间臂(45)与北向连接臂(59n)的连接点位于北向连接臂(59n)的中点；中间臂(45)与超导岛(41)连接的约瑟夫森结(42)位于超导岛(41)的中点。

3.根据权利要求1所述的谐振探测单元，其特征在于，北向连接臂(59n)和南向连接臂(59s)之间的各个十字单元串(500)所包括的方框体(51)数量相同且横向位置相同。

4.根据权利要求1所述的谐振探测单元，其特征在于，微电容器(31)包括南北向布置并相互平行的左臂(311)和右臂(312)；左臂(311)连接有若干与左臂(311)相垂直的左手指(313)；右臂(312)连接有若干与右臂(312)相垂直的右手指(314)；左手指(313)和右手指(314)相间交错排列于左臂(311)和右臂(312)之间；微电感器(32)设置在微电容器(31)的左侧，包括若干水平折线(321)和竖直折线(322)；水平折线(321)和左臂(311)相垂直；竖直折线(322)和左臂(311)相平行；水平折线(321)沿着南北向等间距布置，左右两端分别通过竖直折线(322)连接两根相邻的水平折线(321)；其中，最北方...

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