[发明专利]基于太赫兹量子器件的透射成像装置及成像方法

权利要求书

1.一种基于太赫兹量子器件的透射成像装置，其特征在于，包括：

光源部分(A)，所述光源部分(A)包括：

驱动电源(1)，用以输出电信号；

第一冷头(2)，用以提供低温环境；

第一热沉(3)，安装于所述第一冷头(2)内，用以导热；

太赫兹量子级联激光器，安装于所述第一热沉(3)上，用以在所述电信号的触发下辐射出太赫兹光；

第一聚乙烯窗片(4)，安装于所述第一冷头(2)上，用以使所述太赫兹光通过第一聚乙烯窗片(4)射出；

光路部分(B)，所述光路部分(B)包括：

第一离轴抛物镜(5)，用以收集并反射经所述第一聚乙烯窗片(4)射出的太赫兹光；

第二离轴抛物镜(6)，用以接收并反射经所述第一离轴抛物镜(5)反射过来的太赫兹光，使太赫兹光穿过被测样品(7)；

二维电动平移台(8)，用以放置被测样品(7)，并通过移动使被测样品(7)的各个部位位于第二离轴抛物镜(6)和第三离轴抛物镜(9)的共同焦点处；

第三离轴抛物镜(9)，用以接收并反射经所述被测样品(7)处透射过来的太赫兹光；

第四离轴抛物镜(10)，用以接收并反射经所述第三离轴抛物镜(9)反射过来的太赫兹光；

检测部分(C)，所述检测部分(C)包括：

第二冷头(11)，用以提供低温环境；

第二聚乙烯窗片(12)，安装于第二冷头(11)上，用以使所述第四离轴抛物镜(10)反射过来的太赫兹光进入所述第二冷头(11)内；

第二热沉(13)，安装于第二冷头(11)内，用以导热；

太赫兹量子阱探测器，安装于第二热沉(13)上，用以接收从第二聚乙烯窗片(12)透射过来的太赫兹光，并产生相应的电流信号；

信号处理电路(14)，与所述太赫兹量子阱探测器连接，用以将所述电流信号提取为电压信号，并进行放大；

示波器(15)，与信号处理电路(14)连接，用以对所述电压信号进行读取和显示；

计算机(16)，与信号处理电路(14)和二维电动平移台(8)连接，用以将示波器(15)显示的电压值与被测样品(7)的位置信息一一对应，得到被测样品(7)的二维太赫兹信号强度图。

2.根据权利要求1所述的基于太赫兹量子器件的透射成像装置，其特征在于：所述太赫兹量子级联激光器的激射频率范围覆盖1.2-5.0THz，所述太赫兹量子阱探测器的工作频率范围覆盖2.0-10.0THz。

3.根据权利要求2所述的基于太赫兹量子器件的透射成像装置，其特征在于：所述太赫兹量子阱探测器为光电导型低维半导体探测器，太赫兹量子阱探测器的有源区是通过在半绝缘GaAs衬底上交替生长GaAs层和AlGaAs层的方式形成的。

4.根据权利要求3所述的基于太赫兹量子器件的透射成像装置，其特征在于：所述太赫兹量子阱探测器的有源区包括23个周期结构，每个周期结构包含交替生长的GaAs层和Al_0.015Ga_0.985As层各一层。

5.根据权利要求4所述的基于太赫兹量子器件的透射成像装置，其特征在于：所述太赫兹量子阱探测器的峰值探测频率为3.22THz，太赫兹量子阱探测器光响应谱的半高宽为1.63THz。

6.根据权利要求1所述的基于太赫兹量子器件的透射成像装置，其特征在于：所述太赫兹量子级联激光器的有源区是通过在半绝缘GaAs衬底上交替生长GaAs层和AlGaAs层的方式形成的。

7.根据权利要求6所述的基于太赫兹量子器件的透射成像装置，其特征在于：所述太赫兹量子级联激光器的有源区为四阱共振声子结构，所述四阱共振声子结构包括178个周期结构，每个周期结构包含交替生长的GaAs层和Al_0.15Ga_0.85As层各四层。

8.根据权利要求7所述的基于太赫兹量子器件的透射成像装置，其特征在于：所述太赫兹量子级联激光器的激射频率范围为4.02-4.13THz。