[发明专利]用于高分辨率焦平面兆兆赫兹成像阵列的微型相校正天线

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年5月28日提交的、标题为“Miniature Phase-Corrected Antennas for High Resolution Focal Plane THz Imaging Arrays”的、序列号61/181,809的临时申请的权益，在此通过引用明确地并入其公开内容。

关于联邦资助研究的声明

不适用。

背景技术

兆兆赫兹(terahertz，THz)辐射的非电离和穿透性质使得其有希望用于商业和国防工业中的各种检测方法[1-2]。同样，在医疗场景中，可以将THz频率状况(regime)中的特定频带识别为恶性组织的标记。调谐到这些标记频率，最近已经提出将THz辐射作为癌症检测的有效工具，与x射线技术相反，这将展示出令人满意的分辨率、相当大的穿透深度和无害的辐射特性。对于最近利用500和800GHz的标记频率来识别乳腺癌的情形，这是尤其精确(true)和重要的。根据2006年美国癌症协会监视研究，1/8的女性可能在她们一生中得乳腺癌，如果在早期被检测到，则这些情形中的96％是可治愈的。此外，非常期望在医疗手术期间实时观看和识别被切除的组织，以便降低活体检查(biopsy)时间和跟进手术次数。

通过对对象进行机械光栅扫描，来生成典型地使用THz辐射的医疗图像。然而，与这样的光栅扫描相关联的长的图像获取时间构成了主要的瓶颈。因此，在商业和科学界内，最近已经考虑了基于大阵列灵敏检测器的快速THz成像系统。在这里公开的工作中，开发了具有低噪声和高灵敏度的异质结检测器二极管的焦平面成像阵列拓扑。具体地，考虑到与延伸半球形透镜上构建的THz成像阵列的分辨率关联的两个主要需求。这些需求包括：(1)密集包装的(tightly packed)2D焦平面成像阵列的紧凑THz检测器的布局。例如，之前在外差THz检测器设置中采用在双隙缝天线内单片集成的肖特基二极管。尽管这些检测器连同双隙缝天线是具有吸引力的(因为它们高的高斯波束耦合效率和衍射受限图样[3])，但是对于本机振荡器信号和相对大的低通IF滤波器部分的需求不考虑密封包装阵列开发。(2)在不借助于昂贵且笨重的透镜情况下的大量的天线/检测器元件(或者等效像素)。当延伸半球形透镜用于在阵列元件上聚焦图像时，透镜/空气边界处的反射显著地减少了位置远离透镜轴的像素的耦合效率。因此，检测器元件的数量受到透镜直径的极大限制，并且不能支持超过±20°的扫描角的成像[4]。

为了减轻这些问题，在本公开中，公开并验证了用于直接检测THz辐射的、与零偏置的Sb异质结构反向二极管[5]集成的双隙缝天线元件。另外，考虑了能够支持倾斜的辐射图样的改进的天线布局，以便在不借助于昂贵且大的硅透镜的情况下增加检测器的数量。