[实用新型]阵列式光电导天线结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种阵列式光电导天线结构，具体涉及一种产生太赫兹辐射的阵列式光电导天线结构。

背景技术

太赫兹辐射(Terahertz)又称为THz波，是指位于红外辐射和微波辐射之间，频率范围在0.1THz-10THz之间的电磁辐射。THz波具有瞬态性、相干性、宽带性、穿透性，和光子能量低的特性。这些独特性能使其在通信、医学成像、天文学、无损检测以及安全检查等领域具有重要的应用。其中，缺少高功率的太赫兹源是限制太赫兹波应用的其中一个重要因素。

目前，已经商业化的太赫兹时域光谱系统和成像系统中所使用的发射源大都是光电导天线，天线的材料主要采用的是半绝缘砷化镓材料，其电阻率可达10⁷～10⁸Ω·cm，击穿场强达250kV/cm，具有优良的电、光性能，是制作光电导偶极天线的理想材料。天线的制作工艺为：准备晶圆—涂光刻胶—软烘焙—对准和曝光—显影—硬烘焙—目测显影效果—刻蚀—蒸镀电极—快速退火—剥离—最终目检—划片。由于砷化镓价格昂贵，所消耗的衬底材料随电极尺寸的增加而增加，从而导致天线的制作成本增加，而且通常的光电导天线或阵列的结构是固定的，不利于灵活的改变天线的使用方式。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种阵列式光电导天线结构，解决现有光电导天线存在的价格昂贵和使用不便的问题。

本实用新型的目的是这样实现的，一种阵列式光电导天线结构，包括在砷化镓材料上用电子束蒸发工艺淀积多对Au/Ge/Ni电极，构成天线阵列，正负电极交叉设置，呈叉指形结构，每对电极为一个天线阵元且相互独立；Au/Ge/Ni电极安装在陶瓷片支撑衬底上，陶瓷片上设有太赫兹波通过的孔。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型阵列式光电导天线结构，电极尺寸小，从而减少了材料的浪费，而且根据研究内容的不同，电极的形状、间距、尺寸可以随之改变。

2、本实用新型阵列式光电导天线结构，每对电极可以作为单独的天线使用，可各自施加偏压；电极做成相同结构并同时施加偏压时即可进行相干合成。

3、本实用新型阵列式光电导天线结构可以有效减少砷化镓材料的使用，从而降低了成本，并且可以通过多个阵元的相干合成提高天线的辐射功率。

附图说明

图1为本实用新型阵列式光电导天线结构结构示意图；

图2为本实用新型电极顶角是61°、电极间距是50μm的阵列式光电导天线结构阵元结构示意图；

图3为本实用新型电极顶角是61°、电极间距是30μm的阵列式光电导天线结构阵元结构示意图；

图4为本实用新型电极间距50μm的条形电极阵列式光电导天线结构阵元结构示意图。

图中，1.为天线阵元，2.焊盘，3.电极引线，4.电极。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型阵列式光电导天线结构，包括在砷化镓材料上用电子束蒸发工艺淀积的多对Au/Ge/Ni电极，正负电极为叉指形结构，构成天线阵列，每对电极为一个天线阵元且相互独立且各自施加偏压；天线阵列安装在陶瓷片支撑衬底上，陶瓷片上设有太赫兹波通过的孔。

每对电极可以作为单独的天线使用，各自施加偏压；电极做成相同结构时即可进行合成。

图1为本实用新型阵列式光电导天线结构结构示意图，正负电极为叉指形结构，整个结构长为3000μm～4000μm，宽为350μm～400μm，叉指间距为2μm～200μm，只给一对电极施加偏压时，该天线阵元工作，相当于一个单独的天线，天线阵元可以为图2、图3和图4所示结构，结构中正方形焊盘的边长为80μm～120μm，整个电极长为170μm～220μm，宽为150μm～200μm，电极引线宽度为5μm～50μm，电极宽度为5μm～50μm，两个电极间距为2μm～200μm，电极顶角角度为10°～90°。图2结构和图3结构天线阵元分别单独工作时，可用于研究不同电极间距对产生太赫兹辐射的影响；图2结构和图4结构天线阵元分别单独工作时，可用于研究不同电极形状对产生太赫兹辐射的影响。

实施例：采用八个相同阵元构成天线阵列，合成太赫兹波，阵元之间间距为150μm，施加偏压90V。为与传统偶极天线对比，传统偶极天线电极间距为100μm，施加偏压60V。考虑到陶瓷片对太赫兹波有77%的吸收，在陶瓷片太赫兹波通过的地方打一个孔使太赫兹波透过。结果表明在相同电场下，天线阵列发射太赫兹波的幅值为传统偶极天线辐射太赫兹波幅值的将近8倍，其功率提高了近60倍，通过天线的相干合成提高了辐射功率。