[发明专利]用于电磁辐射的频谱转换元件

说明书

用于电磁辐射的频谱转换元件(10)包括分布在像素区(ZP)中的太赫天线(2)和红外天线(3)。位于同一像素区中的太赫天线和红外天线被热耦合，并且处于不同像素区中的太赫天线和红外天线不耦合。这种元件使得能够通过使用红外图像检测器捕捉由太赫辐射形成的图像。

技术领域

本发明涉及用于电磁辐射的频谱转换元件、以及用于收集太赫(Terahertz)辐射的方法。

在本说明书的范围中，太赫辐射指的是具有30μm(微米)至3mm(毫米)波长的电磁辐射，该波长对应于0.1THz(太赫)(即100MHz(兆赫兹))至10THz的频率。

红外辐射指的是具有1μm至30μm波长的电磁辐射，该波长对应于10THz至300THz的频率。

背景技术

以由红外辐射形成的图像(又称为红外图像)的检测为基础的红外成像被广泛用于大量应用。因此，现今能够以低廉的价格获得红外相机，尤其是那些在3μm至5μm波长，或8μm至12μm波长工作的频谱范围内的相机。

另外，大量应用已经被认定用于能够捕捉图像的成像系统，该图像由太赫辐射形成，或者换句话说，具有与观察场内所存在的太赫辐射的源、反射器或扩散器相对应的图像信息。然而，开发对太赫辐射敏感的图像传感器需要高额投资，使得这种传感器目前仍然无法以能够与所考虑应用兼容的价格获得。

从这种情况出发，本发明的目的在于以低成本、或换言之以接近或稍高于红外图像采集系统成本的成本提供图像，该图像揭露存在于观察场中的太赫辐射的源、反射器或扩散器。

本发明的另一目的是通过简单易用的成像系统来提供属于太赫辐射的频谱范围的这种图像。

本发明的另一目的是提供属于太赫辐射的频谱范围的图像，该图像具有清晰的空间分辨率。

本发明的又一个目的是提供属于太赫辐射的频谱范围的图像，但是该图像被限制在预定且能够容易地变化的谱窗内。因此，另一个目的是容易地提供多频谱图像，这些图像中的一些成分属于太赫辐射的频谱范围。

发明内容

为了实现这些或其他目的中的至少一个，本发明的第一个方面提出用于电磁辐射的频谱转换元件，其包括：

-二维支承件，具有分别专用于像素的并置区域；

-一组第一天线，也称为太赫天线，太赫天线由二维支承件刚性地支承且太赫天线的尺寸被设计为当电磁辐射的波长位于30μm与3mm之间时具有用于吸收电磁辐射的第一峰，太赫天线中的至少一个位于每个像素区(ZP)内；以及

-一组第二天线，也称为红外天线，红外天线同样由二维支承件刚性地支承，但红外天线的尺寸被设计为当电磁辐射的波长位于1μm与30μm之间时具有用于吸收电磁辐射的第二峰，红外天线中的至少一个位于每个像素区(ZP)内。

换句话说，每个太赫天线可吸收太赫辐射，可能地，在太赫频谱范围的有限部分内，以及可能地，具有与该辐射的极化有关的敏感度。

同时，每个红外天线都可吸收红外辐射。根据基尔霍夫定律(假设其是公知的)，每个红外天线都对在谱窗中发射红外辐射有效，该谱窗上叠至第二电磁辐射吸收峰。

根据本发明的特征，转换元件被布置为使得位于同一像素区中的太赫天线之一和红外天线之一以热阻彼此热耦合，热阻低于当太赫天线和红外天线位于各个不同的像素区中时太赫天线中的任何一个与红外天线中的任何一个之间所存在的每个其他热阻，同一像素区可以是任何像素区。换句话说，每个像素区都在该区的太赫天线和红外天线之间产生热耦合，但在不同像素区之间具有减少的干涉(通常称为“串扰”)。