[00348247]THz信号高灵敏度探测器与摄像头

该发明基于光子晶体THz微腔来接收和局域THz信号，使之在微腔内谐振并放大，THz波产生的热效应作用于微腔下面的半导体单元，使之产生电子空穴对。把载流子注入三极管基极，可使外电路产生信号电流，该电流和THz波的强度成正比，从而可以探测到THz波信号。把许多这样的光子晶体THz微腔集成为一个面阵列，就构成了一个THz信号高灵敏度探测器。利用电子开关、信号采集电路和D/A转换器，可以实现图像的获得和存储。其图像获取的速度与常见的数码照相机相同或者更快，因此可以实现较高速度的摄影/摄像。该发明采用了特殊的信号提取电路，通过调节电路的偏置电压消除背景THz辐射引起的噪声信号，从而不必在超低温环境下工作，体积和功耗可以大大降低。技术指标或产品性能：该发明提供了一种利用光子晶体微腔来制作可实用化的THz信号高灵敏度探测器与摄像头的方法。首先，使用半导体材料制作一个晶格常数等于THz波长量级的光子晶体，通过改变其中一介质棒的尺寸，形成缺陷，制作成光子晶体THz微腔。通过光子晶体THz微腔来接收和局域THz信号，使之在微腔内谐振并放大，因此微腔中具有很高的场强，由它产生的热效应作用于微腔下面的半导体单元，使之产生电子空穴对。把载流子注入三极管基极，可使外电路产生信号电流，信号电流和THz的强度是成正比的，从而可以探测到THz波信号。把许多这样的光子晶体THz微腔集成为一个面阵列，构成阵列THz谐振腔，就构成了一个THz信号高灵敏度探测器面阵列。当THz波照射到它上面时，每一个谐振腔都会接收到特定位置、特定强度的THz光，在每个腔内都会存在与所在位置的THz照射强度相关的THz信号，并且这些信号会被局域在微腔内并得到等比例的放大，从而大大提高了THz感光灵敏度。在光子晶体THz微腔面阵列的下面布置有同样数量的硅单元(也可以用GaAs，或者其它半导体材料)和三极管(或二极管)单元，这些单元受到THz波的作用就会释放出电子空穴对，并产生信号电流，把信号电流引出后连接到信号采集电路，在电子开关的作用下，信号采集电路将所采集的信号输入到D/A转换器，然后再存入存储器，这样就可以获得一幅完整的THz图象。一幅THz图象的获取时间与常见的数码照相机的时间相同或者更短，因此可以实现较高速度的摄影/摄像。该发明采用了特殊的信号提取电路，通过调节电路的偏置电压就可以消除背景THz辐射引起的噪声信号，从而不必在超低温环境下工作，体积和功耗可以大大降低。该发明能够直接探侧二维THz波的信号，进行实时的THz波二维成像。由于使用的单元是半导体Si材料，还能实现和电子器件的直接集成。适用范围及市场前景：可以应用于THz波高灵敏度探测、监视设备中，如海关、机场、车站、码头、高级会议会场的安全检查设施，也可以用于THz波医疗图像诊断设备中。有较大的市场应用前景。全国的海关、机场、车站、码头、高级会议会场的安全检查设施数以万计，国际市场则更广阔。以10万台套的市场需求计算，每套利润1万元计算(不算高，这样的没备造价均在每台50-500万人民币)，则存在一个利润达10亿人民币规模的市场。合作方式：售后技术支援。