[发明专利]基于光电导天线阵列的快速动态太赫兹近场成像系统及其构建方法

摘要

本发明公开了基于光电导天线阵列的快速动态太赫兹近场成像系统及其构建方法，所述方法包括以下步骤：制备优化的探测单元结构设计、光电导天线阵列的微加工制造、实现利用空间光调制器对探测阵列进行门控激发和搭建脉冲式太赫兹成像系统。与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)本发明所述基于光电导天线阵列的快速动态太赫兹近场成像系统实现太赫兹波高效探测的光电导天线阵列，分辨率优于λ/10，单元信噪比优于70dB；(2)所述系统利用空间光调制器对光电导天线阵列进行门控激发，并结合多通道锁相放大技术，实现一种动态、灵活、高效、快速的数据采集方法。

主权项

1.基于光电导天线阵列的快速动态太赫兹近场成像系统的构建方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：第1步、制备优化的探测单元结构设计研究分析光电导天线基底材料特性、不同天线结构及尺寸，和激励激光脉冲特性对太赫兹探测性能的影响，并利用时域有限差分法和电磁仿真软件对其进行数值模拟与验证；第2步、光电导天线阵列的微加工制造根据激励光源波长及天线单元的工作模式，选择天线材料或确定其生产工艺，获得具有短载流子寿命和高电阻率特性的半导体材料；另外，选择天线电极材料或确定其生产工艺，与基底材料形成良好的欧姆接触；最后，利用光刻、刻蚀的方法图形化金属电极；第3步、实现利用空间光调制器对探测阵列进行门控激发根据系统要求，选择透射式或反射式液晶空间光调制器，并研究利用其进行光电导天线阵列高效门控激发的可行性：首先对飞秒脉冲激光进行扩束，然后利用空间光调制器对入射光束进行分束、调制，并最终分别聚焦至探测单元间隙；在控制信号的作用下，对探测阵列进行同时、部分、或依次按序门控激发；研究利用低噪音放大器和锁相放大器的数据采集技术，为后续实现太赫兹成像做好准备；第4步、搭建脉冲式太赫兹成像系统采用钛蓝宝石锁模飞秒激光器为激发源，并利用分束镜将其分为泵浦脉冲和探测脉冲，前者经过时间延迟系统后入射到太赫兹辐射产生装置上产生太赫兹脉冲，该脉冲由一对抛物面反射镜后聚焦至待测样品，后者经过光学扩束后，由空间光调制器对其进行分束、调制、并分别聚焦至光电导天线单元间隙，从而驱动太赫兹天线阵列单元进行测量；利用低噪音前置放大器和多通道锁相放大器实现数据采集，通过控制时间延迟系统调节泵浦脉冲和探测脉冲之间的时间延迟，探测太赫兹脉冲的整个时域波形，通过数据处理，重建待测样品太赫兹图像。