[發明專利]基于MIM高靈敏度SPP太赫茲探測器

有效

• 申請號: 201610085878.9
• 申請日: 2016-02-15
• 公開（公告）號: CN105737975B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 歐陽征標;陳治良
• 申請（專利權）人: 歐陽征標
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G01J1/02;G01J1/42
• 代理公司: 深圳力拓知識產權代理有限公司 44313
• 代理人: 龔健

本發明公開了一種基于MIM高靈敏度SPP太赫茲波探測器，它由一個矩形腔、一個太赫茲波吸收腔、銀塊、一個豎直波導、一個水平波導、三個金屬模、一個太赫茲探測光、一個水平參考光和一個光電探測器組成；所述矩形腔位于太赫茲探測波的輸入端；所述太赫茲波吸收腔和豎直波導相連接；所述銀塊設置于豎直波導內，可以移動；所述豎直波導和水平波導相連接；所述太赫茲探測光位于矩形腔的上端。本發明結構緊湊，體積小，靈敏度高，便于集成。

技術領域

本發明涉及一種高靈敏度，納米尺度的太赫茲波探測器，尤其涉及一種基于導體-絕緣體-導體(MIM)的高靈敏度SPP太赫茲波探測器。

背景技術

近年來，人們對電磁波譜之中各個波段的研究都有了長足的進展，而唯獨在太赫茲波段(0.1THz-10THz)，人們的研究還欠缺。太赫茲波充滿著我們日常生活的空間，然而高效、微型太赫茲波探測器和太赫茲源等技術難題是造成這部分波段研究和很少利用的主要原因。

基于表面等離子激元的波導卻能突破衍射極限的限制，實現納米尺度的光信息處理和傳輸。表面等離子激元是當電磁波入射到金屬與介質分界面時，電磁波和金屬表面的自由電子耦合形成的一種在金屬表面傳播的表面電磁波。根據表面等離子激元的性質，人們已經提出了很多基于表面等離子體結構的器件，例如濾波器、環形器、邏輯門、光開關等。這些器件在結構上都比較簡單，非常便于光路集成。

目前在太赫茲波探測器的研究上已經取得進展，如熱效應探測器、熱敏電阻探測器、液氦冷卻Si或者Ge熱輻射測量儀、超導混頻技術以及利用聲子和電子散射冷卻機制發展起來的熱電子輻射計，這些技術可以對太赫茲波進行強度探測。利用頻率基于遠紅外和微波之間的相干電磁脈沖作為探測源，再用光電導取樣或自由空間的電光取樣方法直接記錄太赫茲輻射電場的振幅時間波形的太赫茲時域光譜技術既可以測得太赫茲波的振幅也可以得到相位信息。雖然這些技術各有所長，但是體積都過大，對工作環境的要求相當苛刻，價格昂貴，不利于實際應用。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種便于集成的MIM結構的高靈敏度SPP太赫茲探測器。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現。

本發明MIM高靈敏度SPP太赫茲波探測器由一個矩形腔、一個太赫茲波吸收腔、銀塊、一個豎直波導、一個水平波導、一個太赫茲探測光、三個金屬膜、一個太赫茲探測光、一個水平信號光和一個光電探測器組成；所述矩形腔位于太赫茲探測波的輸入端；所述太赫茲波吸收腔和豎直波導相連接；所述移動銀塊設置于豎直波導內，可以移動；所述豎直波導和水平波導相連接；所述太赫茲探測光位于矩形腔的上端。

所述太赫茲波吸收腔的形狀為矩形、圓形、多邊形、橢圓形、矩形與圓形的組合、矩形與多邊形的組合、矩形與橢圓形的組合、圓形與多邊形的組合、圓形與橢圓形的組合、多邊形與橢圓形的組合或者這些形狀的變形。

所述太赫茲波吸收腔內的物質為高熱膨脹系數的物質；所述矩形腔內的物質為高透射率的物質。

所述高膨脹系數的物質為酒精或者水銀，所述高透射率的物質為為硅、鍺或者砷化鎵。

所述水平波導和所述豎直波導為MIM結構的波導，其與下端的金屬膜接觸。

所述金屬為金或銀；所述絕緣體為透明物質。

所述金屬為銀。

所述透明物質為空氣、二氧化硅或者硅。

所述信號光的工作波長為780nm，太赫茲波的波長為3μm；所述太赫茲波強度為1.2nW～4.2nW。

所述光電探測器位于水平波導的輸出端口；所述光電探測器的材料為硅。

本發明的有益效果是：

(1)結構緊湊，體積小，非常便于集成；(2)靈敏度高，太赫茲探測的靈敏度達到nW量級。