[发明专利]可同时检测太赫兹波偏振度及时域波形的探测天线阵列

说明书

本发明公开了一种可同时检测太赫兹波偏振度及时域波形的探测天线阵列，包括M行具有水平电极的天线阵元和N行具有竖直电极的天线阵元，相邻两行具有水平电极的天线阵元之间设置一行具有竖直电极的天线阵元。该阵列采用一组电极方向互相垂直的天线阵元对称排布形成的光电导天线阵列，作为THz‑TDS系统中的太赫兹波探测器能够同时检测水平和垂直两个方向的太赫兹波，从而实现对太赫兹波偏振态的快速检测。

技术领域

本发明属于太赫兹科学与技术领域、超高速电子学领域及超快光学技术领域，涉及一种可同时检测太赫兹波偏振度及时域波形的探测天线阵列。

背景技术

太赫兹波是频率在0.1THz-10THz(波长在3mm-30μm)范围内的电磁辐射。相比其他波段，太赫兹电磁波具有瞬态性、宽带性、相干性和低能性等独特性能，使其在物体成像、医疗诊断、环境监测、射电天文、宽带移动通讯、卫星通讯和军用雷达等领域具有重要的科学价值和广阔的应用前景。物质中原子和分子的转动和振动能级大多在太赫兹波段，因此可应用于材料分析、物质检测等领域。

目前，太赫兹时域光谱系统大多采用光电导天线作为太赫兹辐射源和探测器，在进行材料检测时，通常检测经样品透射或反射的太赫兹波的时域波形，通过傅里叶变换得到样品的光学参数，如折射率、吸收系数、消光系数、电导率等。但是，如果材料导致太赫兹波的偏振态改变时，会造成光谱信息错误，进而得出错误结论。因此，对这类物质检测时，需要同时检测太赫兹波的偏振度。目前常用的太赫兹波偏振度的测量方法主要有：1.利用电光晶体探测，通过旋转电光晶体测量太赫兹波的偏振方向，缺点是需要在90°角范围内旋转测量，测试耗时较长；2.利用光电导探测天线进行测量，同样需要在90°角范围内旋转探测天线测量太赫兹波的偏振方向，缺点是此方法难以保证在旋转探测天线的过程中探测光焦点和太赫兹波焦点一直重合于探测天线电极间隙的同一位置，容易产生较大的误差，而且这种测量方法耗时较长。

发明内容

本发明的目的是提供一种可同时检测太赫兹波偏振度及时域波形的探测天线阵列，该阵列采用一组电极方向互相垂直的天线阵元对称排布形成的光电导天线阵列，作为THz-TDS系统中的太赫兹波探测器能够同时检测水平和垂直两个方向的太赫兹波，从而实现对太赫兹波偏振态的快速检测。

本发明所采用的技术方案是，可同时检测太赫兹波偏振度及时域波形的探测天线阵列，包括M行具有水平电极的天线阵元和N行具有竖直电极的天线阵元，相邻两行具有水平电极的天线阵元之间设置一行具有竖直电极的天线阵元。

本发明的特点还在于，

每行具有水平电极的天线阵元中包括a对具有水平电极的天线阵元；每对具有水平电极的天线阵元中包括天线阵元电极I和天线阵元电极II，相邻两个天线阵元电极I之间依次连接，相邻两个天线阵元电极II之间依次连接；

每行具有竖直电极的天线阵元中包括b对具有竖直电极的天线阵元；具有竖直电极的天线阵元中包括天线阵元电极III和天线阵元电极IV，相邻两个天线阵元电极III之间依次连接，相邻两个天线阵元电极IV之间依次连接；且a＝b；

位于端部的天线阵元电极I连接至焊盘C上，位于端部的天线阵元电极II连接至焊盘A上；

位于端部的天线阵元电极III连接至焊盘D上，位于端部的天线阵元电极IV连接至焊盘B上。

天线阵元电极I、天线阵元电极II、天线阵元电极III及天线阵元电极IV均制备于GaAs衬底材料上，然后安装于支撑衬底材料上。

支撑衬底材料选用石英、聚乙烯、聚四氟乙烯中的一种。

焊盘A和焊盘B与SMA接口I连接，焊盘C和焊盘D与SMA接口II连接。

焊盘A、焊盘B、焊盘C、焊盘D、SMA接口I及SMA接口II与PCB印刷电路板连接，所述M行具有水平电极的天线阵元和N行具有竖直电极的天线阵元构成的天线阵列粘接在PCB印刷电路板的几何中心。