研究目的
研究砷化镓等离子体太赫兹探测器在宽频亚太赫兹范围内的灵敏度,并探索其频率响应的优化能力。
研究成果
探测器的频率响应受基底内部电磁波干扰影响极大。通过改变基底厚度,可在60-700 GHz范围内针对特定工作频率优化探测器灵敏度。将探测器安装在半球形硅透镜上能显著抑制基底内的干扰,从而获得波动极小的更均匀频率响应。
研究不足
该研究仅限于65-384和530-710 GHz的频率范围。若不使用专门设计的硅透镜,则无法完全消除基底内太赫兹光的干涉效应。
1:实验设计与方法选择:
本研究在准光学装置中测量了室温下探测器样品的频率响应。采用一组返波管(BWO)源产生65-384 GHz和530-710 GHz频段的连续波(CW)信号,通过校准的热释电探测器监测入射到样品上的辐射功率水平。
2:样品选择与数据来源:
探测器由生长在GaAs衬底上的GaAs/AlGaAs异质结构制成,其中嵌入了二维电子系统(2DES)。通过机械研磨调整每个探测器样品的衬底厚度。
3:实验设备与材料清单:
返波管源、准光学法布里-珀罗谐振腔、热释电探测器、双凸TPX透镜、偏振器、锁相放大器、光学斩波器。
4:实验步骤与操作流程:
返波管输出喇叭天线发射的辐射经准直形成平行光束。偏振器确保入射到探测器上的辐照度E场分量与探测器优选方向匹配。使用锁相放大器同步斩波器测量探测器输出电压。
5:数据分析方法:
将每个峰值的实测频率与其预期编号N作图(针对每个考虑的衬底厚度)。将拟合线的斜率作为参数1/d的函数作图。
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backward-wave oscillator
BWO
Generate a continuous-wave (CW) signal in 65–384 and 530–710 GHz frequency bands
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pyroelectric detector
Monitor the power level of the radiation incident on the sample
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biconvex TPX lens
Collimate the radiation emitted from the output horn antenna of the BWO to form a parallel beam
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lock-in amplifier
Measure the detector output voltage in sync with the chopper
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optical chopper
Amplitude modulate the source radiation at the frequency of 23 Hz
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