[發(fā)明專利]自聚焦微透鏡光電導(dǎo)陣列天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710456717.0
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107394398B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 施衛(wèi);董陳崗;侯磊;王少強(qiáng);楊磊;王盼盼
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: H01Q1/52
• 分類號: H01Q1/52;H01Q21/00;H01Q19/06;H01Q15/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 燕肇琪

自聚焦微透鏡光電導(dǎo)陣列天線，包括自聚焦微透鏡陣列，自聚焦微透鏡陣列包括設(shè)置在透鏡架上的若干個自聚焦微透鏡，自聚焦微透鏡陣列下部對應(yīng)設(shè)置有GaAs光電導(dǎo)陣列天線，GaAs光電導(dǎo)陣列天線包括在襯底上設(shè)置的若干個天線陣元，每個天線陣元分別對應(yīng)一個自聚焦微透鏡，由一路輸入多路輸出電源為若干個天線陣元供電。解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的光電導(dǎo)陣列天線輻射功率低的問題，為天線陣元輻射的太赫茲波遠(yuǎn)場相干疊加的實現(xiàn)提供條件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種自聚焦微透鏡光電導(dǎo)陣列天線。

背景技術(shù)

太赫茲波通常指的是頻率在0.1THz～10THz(波長在3mm～30um)范圍內(nèi)的電磁輻射。相比其他波段，太赫茲電磁波具有其獨特的瞬態(tài)性、寬帶性、相干性和低能性等特點，使其在物體成像、醫(yī)療診斷、環(huán)境監(jiān)測、射電天文、寬帶移動通訊、衛(wèi)星通訊和軍用雷達(dá)等領(lǐng)域具有重大的科學(xué)價值和廣闊的應(yīng)用前景。

光電導(dǎo)天線的輻射機(jī)制是激光脈沖激發(fā)的光生載流子在外加偏置電場和內(nèi)建電場的作用下加速運動，從而在光電導(dǎo)半導(dǎo)體材料的表面產(chǎn)生瞬變光電流，最后向外輻射太赫茲脈沖。然而傳統(tǒng)的光電導(dǎo)陣列天線，由于高斯激光斑覆蓋整個陣列天線，有很大一部分激光照射在天線陣元間，只有極少一部分激光照射在陣元間隙上，然而能夠被有效利用的只有天線陣元間隙上的激光光能，作為泵浦光觸發(fā)天線陣元輻射太赫茲脈沖，激光有效利用率過低。

而且，傳統(tǒng)的光電導(dǎo)陣列天線，正負(fù)極交叉排列，為插指型結(jié)構(gòu)，每對電極為一個天線陣元，但是，在同一電源供電情況下，所有天線陣元的正負(fù)極是連接在同一個電源的正負(fù)極上，這樣在泵浦光觸發(fā)過程中，因為不同區(qū)域的光能不同而導(dǎo)致GaAs襯底不同部位的電導(dǎo)率不同，造成天線陣元輻射太赫茲脈沖各不相同，包括頻率、幅值以及脈寬等等，特別是當(dāng)不同陣元正負(fù)極的導(dǎo)通輻射，天線陣元之間容易相互電磁干擾，導(dǎo)致輻射太赫茲脈沖的偏振方向的不可控；而在不同電源供電情況下，所需電源和天線陣元個數(shù)成正比，又會造成電源的浪費。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種自聚焦微透鏡光電導(dǎo)陣列天線，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的光電導(dǎo)陣列天線輻射功率低的問題，為天線陣元輻射的太赫茲波遠(yuǎn)場相干疊加的實現(xiàn)提供條件。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，自聚焦微透鏡光電導(dǎo)陣列天線，包括自聚焦微透鏡陣列，自聚焦微透鏡陣列包括設(shè)置在透鏡架上的若干個自聚焦微透鏡，自聚焦微透鏡陣列下部對應(yīng)設(shè)置有GaAs光電導(dǎo)陣列天線，GaAs光電導(dǎo)陣列天線包括在襯底上設(shè)置的若干個天線陣元，每個天線陣元分別對應(yīng)一個自聚焦微透鏡，由一路輸入多路輸出電源為若干個天線陣元供電。

若干個自聚焦微透鏡呈圓排布，邊緣部分的自聚焦微透鏡圍繞中心位置的自聚焦微透鏡呈同心圓環(huán)排布。

自聚焦微透鏡的焦點分別落在對應(yīng)的天線陣元的陣元間隙中。

天線陣元包括中心天線陣元和邊緣天線陣元，中心天線陣元的陣元間隙不小于邊緣天線陣元的陣元間隙。

一路輸入多路輸出電源包括直流電壓源，直流電壓源的負(fù)極分別通過導(dǎo)線與天線陣元的負(fù)極連接，直流電壓源的正極分別通過由導(dǎo)線依次連接的限流電阻、電容與天線陣元的正極連接。

GaAs光電導(dǎo)陣列天線2的襯底是利用液拉直封法制備的＜100＞徑向的SI-GaAs襯底，其電阻率高于10⁷Ω·cm；在SI-GaAs襯底上使用光刻技術(shù)制備天線陣元的電極形狀，然后通過電子束蒸發(fā)在SI-GaAs襯底上分別沉積20-100nm的Ni，50-500nm的Au，20-100nm的Ge和50-100nm的Au，得到天線陣元，再在300℃-400℃的溫度范圍內(nèi)快速退火1-2分鐘使天線陣元的電極合金化。

天線陣元的電極方向均一致。

天線陣元的通態(tài)電阻的阻值相同。

本發(fā)明的有益效果是：