[发明专利]一种太赫兹焦平面成像探测器、成像系统及成像方法

权利要求书

1.一种太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，包括超表面吸波模块、形变模块、磁性探测模块和数据读出模块，其中形变模块与超表面吸波模块连接，超表面吸波模块底部设有磁性膜，超表面吸波模块接收太赫兹信号后吸波产生热量，使得形变模块产生形变，带动超表面吸波模块底部的磁性膜随之移动，从而将形变位移转化为磁场变化，磁性探测模块探测所述磁场变化，将磁场变化转化为电阻值的变化，数据读出模块从磁性探测模块读取电阻信号并转换为电压信号后向外输出。

2.根据权利要求1所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述超表面吸波模块包括n×m个超表面像元组成的像元阵列，每个超表面像元包括p×q个超表面单元，每个超表面像元对应一个形变模块、一个磁性探测模块和一个数据读出模块，共包含n×m个形变模块、n×m个磁性探测模块和n×m个数据读出模块，n、m、p、q均为大于或等于1的正整数。

3.根据权利要求1或2所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述超表面吸波模块结构的每个超表面像元包括顶层、中间层、底层和磁性膜，层与层之间紧密结合，其中磁性膜的厚度为5～10μm，镀在底层的下表面。

4.根据权利要求3所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述磁性膜为通过化学气相沉积法在底层的下表面镀钕铁硼NdFeB形成。

5.根据权利要求1所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述形变模块包括悬臂梁、支柱和衬底，所述悬臂梁为两根，对称设置在超表面像元两侧，且悬臂梁一端折弯与超表面像元连接，另一端与支柱连接，支柱设置在衬底上，通过与形变模块连接使超表面吸波模块处于悬空状态。

6.根据权利要求5所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述悬臂梁为双层结构，两层紧密结合，两层的材料分别为Au和Si₃N₄。

7.根据权利要求1所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述磁性探测模块为TMR膜，设置在形变模块的衬底表面；所述TMR膜的厚度为5～10μm。

8.根据权利要求7所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述TMR膜通过化学气相沉积方法镀在衬底表面，具体为采用气相沉积设备依次蒸镀氧化铁Fe₃O₄、氧化铝Al₂O₃和氧化铁Fe₃O₄。

9.根据权利要求1、7或8所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述磁性膜与TMR膜之间的距离为10～20μm；其中磁性膜、TMR膜以及吸波表面的面积大小关系为：吸波表面面积＞磁性膜面积＞TMR膜面积；所述TMR膜面积为磁性膜面积的50％～80％；磁性膜面积为吸波表面面积的50％～80％。

10.根据权利要求1、7或8所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述TMR膜的拓扑结构为TMR推挽半桥单元，TMR推挽半桥单元包括TMR1和TMR2，TMR1与TMR2正敏感方向反向放置，TMR1一端连接偏置电压Vbias，另一端与TMR2一端连接，TMR2的另一端接地，输出信号Vout由TMR1和TMR2连接处引出。

11.根据权利要求1所述的太赫兹焦平面成像探测器，其特征在于，所述数据读出模块包括模拟模块与数字模块，其中模拟模块将从磁性探测模块接收的电阻信号转化为电压信号，并进行滤波、放大后输出至数字模块，数字模块对接收的信号进行数字化处理。