[发明专利]一种便携式太赫兹被动式彩色照相机

权利要求书

1.一种太赫兹多波束准光混频器，包括N1×N2个像素，太赫兹多波束准光混频器将收到的太赫兹射频信号和太赫兹本振信号进行混频，产生N1×N2路混频输出信号，N1、N2为≥1的自然数，每一路混频输出信号对应一个像素，每一路混频输出信号称为每一像素混频输出信号；

其中，太赫兹多波束准光混频器包括高阻介质透镜和混频天线芯片，混频天线芯片包括相同结构的N1×N2个混频天线，排列成N1行，N2列；高阻介质透镜采用复眼透镜，复眼透镜包括小透镜阵列和扩展底座，小透镜阵列位于扩展底座上，小透镜通过扩展底座与混频天线实现信号间的传输；小透镜阵列包括N1×N2个小透镜，小透镜与混频天线一一对应，小透镜的中心与其对应的混频天线的中心位于同一轴线上，一个像素包括一个混频天线和一个小透镜；混频天线芯片的衬底材料紧贴高阻介质透镜的扩展底座，高阻介质透镜的相对介电常数εr＝(1±0.1)×εr1，εr1为混频天线芯片衬底的相对介电常数，高阻介质透镜的形式为半球透镜、椭球透镜、超半球透镜、扩展半球透镜之一。

2.如权利要求1所述的太赫兹多波束准光混频器，其特征在于：混频天线芯片包含相同结构竖直方向的N1×N2个混频天线，排列成N1行，N2列，各混频天线中心线行间距和列间距均为d，相邻两行向左或向右错开d/2间距，其中，d＝1.22λF/M，λ为太赫兹射频信号的波长，F为太赫兹多波束准光混频器的焦距与高阻介质透镜口径的比值，M为采样次数，采样次数M≥2。

3.如权利要求1所述的太赫兹多波束准光混频器，其特征在于：混频天线包括片上天线和反向平行二极管对，反向平行二极管对置于片上天线的馈电端口，反向平行二极管对由反向平行并联的第一肖特基二极管和第二肖特基二极管组成，其中，第一肖特基二极管的阳极与第二肖特基二极管的阴极连接，第一肖特基二极管的阴极与第二肖特基二极管的阳极连接。

4.如权利要求3所述的太赫兹多波束准光混频器，其特征在于：混频天线芯片的外延材料采用三层结构，自底向上依次为半绝缘GaAs层、N+层GaAs和N-层GaAs，其中，N+层GaAs和N-层GaAs均为在GaAs中掺杂Si形成。

5.如权利要求4所述的太赫兹多波束准光混频器，其特征在于：第一肖特基二极管包括第一肖特基接触和第一欧姆接触；第二肖特基二极管包括第二肖特基接触和第二欧姆接触；

半绝缘GaAs层上具有两块N+层，两块N+层之间形成沟道，两块N+层上均分别覆盖一层欧姆接触金属，分别为右侧的第一欧姆接触金属和左侧的第二欧姆接触金属；第一欧姆接触金属靠近沟道的一边有第一大半圆豁口，第一大半圆豁口内留有第一N-层，第一N-层形成在N+层上，在第一N-层上形成第一肖特基金属，第二欧姆接触金属靠近沟道的一边有第二大半圆豁口，第二大半圆豁口内留有第二N-层，第二N-层形成在N+层上，在第二N-层上形成第二肖特基金属，第一肖特基金属不与第一欧姆接触金属连通，第二肖特基金属不与第二欧姆接触金属连通；第一肖特基金属与第一N-层接触后形成右侧的第一肖特基接触，第二肖特基金属与第二N-层接触后形成左侧的第二肖特基接触，所述欧姆接触金属通过合金工艺与其下的N+层分别形成右侧的第一欧姆接触和左侧的第二欧姆接触；

第一电桥连接第一肖特基接触金属和第二欧姆接触金属，第二电桥连接第二肖特基接触金属和第一欧姆接触金属，实现第一肖特基二极管的阳极与第二肖特基二极管的阴极连接以及第二肖特基二极管的阳极与第一肖特基二极管的阴极连接。

6.如权利要求5所述的太赫兹多波束准光混频器，其特征在于：第一肖特基接触与第二肖特基接触是通过在N-层GaAs上依次生长Ti、Pt、Au形成，第一欧姆接触和第二欧姆接触是通过在N+层GaAs上依次生长Au、Ge、Ni、Au并经过高温快速退火形成。

7.如权利要求5所述的太赫兹多波束准光混频器，其特征在于：

片上天线包括片上天线第一电极、片上天线第二电极、第一天线桥和第二天线桥，材料为Au；

片上天线第一电极和片上天线第二电极均位于半绝缘GaAs层上，片上天线第一电极通过第一天线桥与第一欧姆接触金属连接；片上天线第二电极通过第二天线桥与第二欧姆接触金属连接。