[发明专利]一种全波段太赫兹三倍频模块

说明书

本发明公开了一种全波段太赫兹三倍频模块，包括金属上基座和金属下基座，金属上基座和金属下基座形成的腔体内分别设置结构相同的输入端的匹配波导、芯片通道和输出端的匹配波导；芯片通道内设置太赫兹全波段倍频芯片，所述太赫兹全波段倍频芯粘接在金属上基座上，所述太赫兹全波段倍频芯片分别与输入端的匹配波导和输出端的匹配波导连接。本发明基于太赫兹集成电路微纳制备技术，具有结构紧凑、安装简便、集成度高的特点；本发明具有全波段带宽的特点；本发明具有无需外加偏置的特点；同时具有成本低，一致性好，便于规模制造的特点。

技术领域

本发明属于基于太赫兹集成电路微纳制备技术领域，特别涉及一种全波段太赫兹三倍频模块。

背景技术

太赫兹波(Terahertz，简写THz)通常是指频率在0.1THz～10THz(波长为30μm～3mm)范围内的电磁波。1THz(10¹²Hz)对应波数为33.3cm^-1，能量为4.1meV，波长为300μm。从频谱上看，太赫兹波在电磁波谱中介于微波与红外之间，处于电子学向光子学过渡的区域，处于宏观经典理论向微观量子理论的过渡区。在电子学领域，太赫兹波被称为亚毫米波；在光学领域，它又被称为远红外射线；从能量上看，太赫兹波段的能量介于电子和光子之间。

传统的电子学方法和光学方法都难以产生高质量的太赫兹波，随着光电子技术和半导体技术的发展，使用超快激光轰击非线性晶体或光电导偶极可以实现毫瓦级功率输出和频率可调的太赫兹波，这就为研究提供了一个稳定和有效的手段；利用电真空返波管(BWO)通过锁相，也可以实现1.2THz频率以下毫瓦级功率输出和频率可调的太赫兹波；量子级联(QCL)外加锁相机制，可实现2THz频率以上毫瓦级功率输出和频率可调的太赫兹波。但这些技术都存在系统复杂、集成度差以及造价昂贵等问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种在输出带宽提高的同时保持良好的倍频效率性能的全波段太赫兹三倍频模块。

技术方案：本发明提供了一种全波段太赫兹三倍频模块，包括金属上基座和金属下基座，金属上基座和金属下基座形成的腔体内分别设置结构相同的输入端的匹配波导、芯片通道和输出端的匹配波导；芯片通道内设置太赫兹全波段倍频芯片，所述太赫兹全波段倍频芯粘接在金属上基座上，所述太赫兹全波段倍频芯片分别与输入端的匹配波导和输出端的匹配波导连接。

进一步，所述每组倍频芯片包括芯片本体和分别设置于芯片本体上的太赫兹肖特基反并联管对、输入端波导微带耦合单元、输出端波导微带耦合单元和高低阻低通滤波器；太赫兹肖特基反并联管对内形成直流和射频回路，太赫兹肖特基反并联管对的两端分别与输出端波导微带耦合单元与高低阻低通滤波器相连，高低阻低通滤波器和输入端波导微带耦合单元相连，输入端波导微带耦合单元和输入端的匹配波导相连，输出端波导微带耦合单元和输出端的匹配波导相连。

进一步，所述倍频芯片为砷化镓薄膜或石英基底，倍频芯片本体的厚度为10～15μm，采用这个洪都的基底有助于降低信号传输损耗。

进一步，所述太赫兹肖特基反并联管对的拓扑结构为反并联结构，这样利于实现杂波分量抑制。

进一步，所述金属上基座和金属下基座的两侧分别设置连接法兰盘。这样能够实现与外部其他部件的连接，

进一步，所述金属上基座和金属下基座通过定位销连接，通过定位销实现固定定位。

倍频芯片及其部件的制作工艺选用电子束光刻(EBL，electronic beamlithography)、电感耦合反应离子刻蚀(ICP Etching，inductively coupled plasmareactive ion etching)、分子束外延(MBE，Molecular beam epitaxy)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD，Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)中的任一种。