[发明专利]太赫兹近场探测器、光电导天线及其制作方法有效

专利信息
申请号: 201610349988.1 申请日: 2016-05-24
公开(公告)号: CN105870582B 公开(公告)日: 2017-07-18
发明(设计)人: 丁庆;彭世昌;潘奕;李辰 申请(专利权)人: 深圳市太赫兹系统设备有限公司;深圳市太赫兹科技创新研究院
主分类号: H01Q1/22 分类号: H01Q1/22;H01Q1/38;G01N21/3586
代理公司: 广州华进联合专利商标代理有限公司44224 代理人: 石佩
地址: 518102 广东省深圳市宝*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 赫兹 近场 探测器 电导 天线 及其 制作方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及太赫兹技术领域,特别是涉及一种太赫兹近场探测器,和该太赫兹近场探测器中采用的光电导天线以及该光电导天线的制作方法。

背景技术

随着太赫兹技术的不断发展,利用太赫兹时域光谱进行成像越来越受到关注。太赫兹时域光谱成像在安检、空间遥感、材料的无损检测、高分辨率太赫兹显微镜等领域具有较好的应用前景。典型的太赫兹时域光谱系统主要包括四个部分:飞秒脉冲辐射源、时间延迟系统、太赫兹辐射器,以及太赫兹探测器。其中飞秒脉冲辐射源输出飞秒激光脉冲,该激光脉冲经过光纤分路器分为泵浦光和探测光。泵浦光激发太赫兹辐射器进而向外辐射太赫兹波。该太赫兹波被太赫兹探测器收集,并驱动由探测光激发太赫兹探测器中的光电导天线生成的载流子,载流子运动形成的光电流信号被电流探测装置提取。该光电流信号记载着太赫兹时域信息经过后续处理便可得到太赫兹波的时域波形图,进一步地对所得到的时域波形图进行傅里叶变换,即可得到太赫兹波的频域光谱图。

太赫兹探测分为近场探测和远场探测。远近场探测的划分与天线辐射场划分有关,定义D为天线的有效辐射口径长度,λ为天线辐射的电磁波波长,R为探测点与天线的距离。当满足R≥2D2/λ,则认为是属于远场探测,否则即为近场探测。其中远场探测中,由成像分辨率公式ρ=Rλ/D可知,随着成像距离减小空间分辨率不断提高,但是受限于衍射极限,最高只能达到2D。而近场成像分辨率可达D/2以下,相较于远场探测,近场探测成像能获取更高的空间分辨率。

太赫兹近场探测器又可分为无孔型和有孔型,相比于无孔探测方式,有孔近场探测具有高集成度,高灵敏度,高信噪比等优势。

发明内容

本发明旨在提供一种光电导天线,以及该光电导天线的制作方法。本发明还提供一种具有上述光电导天线的太赫兹近场探测器,以期实现高分辨率成像。

一种用于太赫兹近场探测的光电导天线,包括:

衬底;

低温砷化镓波片层,粘合在衬底上;

偶极天线,为低温生长的砷化镓薄片并粘合在低温砷化镓波片层上;

绝缘层,设置在偶极天线上;以及

带孔金属板,设置在绝缘层上。

在其中一个实施例中,所述衬底为蓝宝石衬底。

在其中一个实施例中,所述低温砷化镓波片层为方形或者圆形。

在其中一个实施例中,所述低温砷化镓波片层与衬底通过光学胶层粘接。

在其中一个实施例中,所述偶极天线为两个对称排布的T型低温砷化镓薄片。

在其中一个实施例中,所述带孔金属板为铝片,所述铝片上设有孔,所述孔的中心对准所述偶极天线的中心。

在其中一个实施例中,所述绝缘层为二氧化硅层。

一种太赫兹近场探测器,用于收集透过样本的太赫兹波,包括上述光电导天线,以及透镜和调整架,所述光电导天线与透镜集成在一起成为光电导探头,而光电导探头设置在调整架上,调整架能够调整样本与光电导探头之间的距离。

一种上述任意一种的光电导天线的制作方法,步骤包括:

偶极天线的形成步骤,包括在半绝缘砷化镓衬底上形成隔断层,再在隔断层上低温生长砷化镓薄膜层,并蚀刻所述砷化镓薄膜层形成两个对称排布的T型结构;

低温砷化镓波片层粘合步骤,将经过所述形成步骤获得的偶极天线结构与低温砷化镓波片层粘合,且所述T型结构邻近所述低温砷化镓波片层;

衬底粘合步骤,将经过所述粘合步骤获得的结构与蓝宝石衬底通过环氧树脂层粘接;

绝缘层形成步骤,包括湿法刻蚀和反应离子刻蚀去除所述砷化镓衬底,并用氟化氢去除所述隔断层,然后在暴露出的低温生长的砷化镓薄膜层上沉积二氧化硅绝缘层;

带孔金属板形成步骤,将带孔金属板设置在所述绝缘层上。

上述太赫兹近场探测器因设有带孔金属板,能使背景噪声信号大幅衰减,提高近场探测的空间分辨率。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的太赫兹近场探测器的部分结构示意图,以及与太赫兹辐射源、检测样本配合的结构示意图。

图2为本发明一实施例提供的太赫兹近场探测器中的部分结构的拆解示意图。

图3为图2所示太赫兹近场探测器中的光电导天线中的偶极天线的结构示意图。

具体实施方式

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