[发明专利]自聚焦微透镜光电导阵列天线

说明书

自聚焦微透镜光电导阵列天线，包括自聚焦微透镜阵列，自聚焦微透镜阵列包括设置在透镜架上的若干个自聚焦微透镜，自聚焦微透镜阵列下部对应设置有GaAs光电导阵列天线，GaAs光电导阵列天线包括在衬底上设置的若干个天线阵元，每个天线阵元分别对应一个自聚焦微透镜，由一路输入多路输出电源为若干个天线阵元供电。解决了现有技术中存在的光电导阵列天线辐射功率低的问题，为天线阵元辐射的太赫兹波远场相干叠加的实现提供条件。

技术领域

本发明属于光电科学技术领域，涉及一种自聚焦微透镜光电导阵列天线。

背景技术

太赫兹波通常指的是频率在0.1THz～10THz(波长在3mm～30um)范围内的电磁辐射。相比其他波段，太赫兹电磁波具有其独特的瞬态性、宽带性、相干性和低能性等特点，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大的科学价值和广阔的应用前景。

光电导天线的辐射机制是激光脉冲激发的光生载流子在外加偏置电场和内建电场的作用下加速运动，从而在光电导半导体材料的表面产生瞬变光电流，最后向外辐射太赫兹脉冲。然而传统的光电导阵列天线，由于高斯激光斑覆盖整个阵列天线，有很大一部分激光照射在天线阵元间，只有极少一部分激光照射在阵元间隙上，然而能够被有效利用的只有天线阵元间隙上的激光光能，作为泵浦光触发天线阵元辐射太赫兹脉冲，激光有效利用率过低。

而且，传统的光电导阵列天线，正负极交叉排列，为插指型结构，每对电极为一个天线阵元，但是，在同一电源供电情况下，所有天线阵元的正负极是连接在同一个电源的正负极上，这样在泵浦光触发过程中，因为不同区域的光能不同而导致GaAs衬底不同部位的电导率不同，造成天线阵元辐射太赫兹脉冲各不相同，包括频率、幅值以及脉宽等等，特别是当不同阵元正负极的导通辐射，天线阵元之间容易相互电磁干扰，导致辐射太赫兹脉冲的偏振方向的不可控；而在不同电源供电情况下，所需电源和天线阵元个数成正比，又会造成电源的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种自聚焦微透镜光电导阵列天线，解决了现有技术中存在的光电导阵列天线辐射功率低的问题，为天线阵元辐射的太赫兹波远场相干叠加的实现提供条件。

本发明所采用的技术方案是，自聚焦微透镜光电导阵列天线，包括自聚焦微透镜阵列，自聚焦微透镜阵列包括设置在透镜架上的若干个自聚焦微透镜，自聚焦微透镜阵列下部对应设置有GaAs光电导阵列天线，GaAs光电导阵列天线包括在衬底上设置的若干个天线阵元，每个天线阵元分别对应一个自聚焦微透镜，由一路输入多路输出电源为若干个天线阵元供电。

若干个自聚焦微透镜呈圆排布，边缘部分的自聚焦微透镜围绕中心位置的自聚焦微透镜呈同心圆环排布。

自聚焦微透镜的焦点分别落在对应的天线阵元的阵元间隙中。

天线阵元包括中心天线阵元和边缘天线阵元，中心天线阵元的阵元间隙不小于边缘天线阵元的阵元间隙。

一路输入多路输出电源包括直流电压源，直流电压源的负极分别通过导线与天线阵元的负极连接，直流电压源的正极分别通过由导线依次连接的限流电阻、电容与天线阵元的正极连接。

GaAs光电导阵列天线2的衬底是利用液拉直封法制备的＜100＞径向的SI-GaAs衬底，其电阻率高于10⁷Ω·cm；在SI-GaAs衬底上使用光刻技术制备天线阵元的电极形状，然后通过电子束蒸发在SI-GaAs衬底上分别沉积20-100nm的Ni，50-500nm的Au，20-100nm的Ge和50-100nm的Au，得到天线阵元，再在300℃-400℃的温度范围内快速退火1-2分钟使天线阵元的电极合金化。

天线阵元的电极方向均一致。

天线阵元的通态电阻的阻值相同。

本发明的有益效果是：