[發明專利]帶有讀出電路的太赫茲波探測器

有效

• 申請號: 201510764950.6
• 申請日: 2015-11-10
• 公開（公告）號: CN105300530B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 劉朝陽;劉力源;吳南健
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01J5/24
• 分類號: G01J5/24
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

一種帶有讀出電路的太赫茲波探測器，包括太赫茲波探測元件、放大器電路、模數轉換器和低通數字濾波器。其中，太赫茲波探測元件包括天線、匹配網絡以及用于探測的場效應晶體管；其中，天線將接收到的太赫茲波信號經過匹配網絡傳輸給場效應晶體管的源極，場效應晶體管的柵極外接固定偏置，場效應晶體管漏極輸出一與接收到的太赫茲波信號幅度成比例的直流探測信號，此直流信號經過放大器電路放大，放大器電路的輸出信號經模數轉換器轉換為數字信號，輸出的數字信號經低通數字濾波器濾除高頻噪聲而取出所需要的探測信號。本發明的太赫茲波探測器可在硅基工藝上實現，易于集成，面積小，可實現大規模陣列式的太赫茲波探測器。

技術領域

本發明涉及太赫茲波探測技術領域，更具體地涉及一種帶有讀出電路的太赫茲波探測器。

背景技術

太赫茲波是指頻率在0.1THz～1THz范圍內的電磁波，其波段位于微米波和紅外光之間。太赫茲波具有許多獨特特點，例如太赫茲波的穿透特性使其可用于安檢成像中，并且太赫茲波與許多生物大分子的振動同頻，這也為生物醫療開辟了新的途徑。由于目前太赫茲波光源輻射功率普遍比較低，從而導致現有太赫茲波探測元件輸出探測信號小，信噪比低等缺點，目前太赫茲波探測器普遍需要外部光斬波器與鎖相放大器系統才能將太赫茲波探測信號檢測出來，其系統繁瑣龐大，不易于實現陣列式的太赫茲波探測器。

發明內容

有鑒于此，本發明的一個目的在于提供一種帶有低噪聲讀出電路的可直接將探測到的太赫茲波信號數字化的太赫茲波探測器。本發明的另一目的在于提供一種可在硅基工藝上實現高度集成化的太赫茲波探測器。

為了實現本發明的上述目的，本發明提供了一種帶有讀出電路的太赫茲波探測器，包括：

太赫茲波探測元件，用于輸出一與接收到的太赫茲波信號幅度成比例的直流探測信號；

放大器電路，用于將所述太赫茲波探測元件輸出的直流探測信號進行放大，并輸出到模數轉換器；

模數轉換器，用于將所述放大器的輸出信號轉換為數字信號，并輸出到低通數字濾波器；

低通數字濾波器，用于將輸入的數字信號濾除高頻噪聲而取出所需要的探測信號。

其中，放大器電路是采用電學斬波技術抑制放大器自身低頻閃爍噪聲的儀表放大器，其包括放大器和位于所述放大器輸入、輸出端的兩個電學斬波器。其原理是太赫茲波探測元件輸出的直流探測信號經第一個電學斬波器調制后轉移到比較高的頻段，然后才送給放大器進行放大，從而在頻域上將太赫茲波探測元件輸出的探測信號與位于低頻的閃爍噪聲分隔開，之后通過第二個電學斬波器解調將放大的探測信號解調回直流，而位于低頻的放大器自身的閃爍噪聲則被第二個電學斬波器調制到高頻，在放大器電路后端接過采樣型模數轉換器，輸出的數字信號經過低通數字濾波器濾除掉被調制到高頻的放大器自身低頻閃爍噪聲，從而達到降噪的目的。

基于上述技術方案可知，本發明的太赫茲波探測器具有如下創新和有益效果：本發明提供了一種帶有低噪聲讀出電路可直接將探測到的太赫茲波信號數字化的太赫茲波探測器，可在硅基工藝上實現，易于集成，面積小，可實現大規模陣列式的太赫茲波探測器。

附圖說明

圖1為本發明的太赫茲波探測器的結構示意圖；

圖2為本發明的探測元件的結構示意圖；

圖3為本發明的放大器電路的結構示意圖；

圖4為本發明的放大器電路所采用的電學斬波技術的實現示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明作進一步的詳細說明。