[发明专利]用于成像和通信的上转换系统

说明书

一种上转换系统，包括：辉光放电装置(GDD)，其经配置以检测信号源辐射，其中信号源辐射是毫米波(MMW)辐射和太赫兹(THz)辐射中的至少一种；以及光电检测器，其经配置以测量所述GDD由于吸收信号源辐射而发射的可见光的强度变化。该系统可选地包括可操作地耦合到光电检测器的处理器。处理器经配置以分析由光电检测器捕获的图像，并基于该图像计算信号源辐射的至少一个参数。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年7月17日提交的美国临时专利申请No.62/363,269的优先权，该专利申请的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及将毫米波和太赫兹波上转换成可见光的领域。

背景技术

近年来，对毫米波(MMW)和太赫兹(THz)辐射的使用有所增加，特别是在光谱学和成像领域。越来越多的医学、通信、国土安全、材料科学和空间技术的应用基于毫米波和太赫兹辐射带。

各种不同类型的检测器用于不同的行业。辐射热检测器和其他热检测器可能相当灵敏，但速度慢，因此抑制了对被扫描物体的实时视频速率成像。半导体检测器非常灵敏且速度非常快，但也非常昂贵。辉光放电微型霓虹指示灯价格低廉，但不如半导体检测器灵敏。然而，辉光放电微型霓虹指示灯可能有噪声，但GDD的内部电子放大弥补了这一点。这些检测器中的检测方法通常包括测量由入射毫米波或太赫兹波的电场产生的电流中的变化。

在通信领域，随着预期互联网协议流量很快达到每月100艾字节以上，数据流量呈指数级地增长。在线服务的可用性的增长鼓励移动用户使用它们，因此，数据流量增长最快的是通过无线信道。这些无线信道包括每个基站之间、基站和终端用户设备之间、每个终端用户设备之间等的大量连接链路。实现自动驾驶车辆之间的通信需要MMW通信和巨大的数据速率。对于这些链路，需要更高的无线传输速率。为了实现网络容量的如此的增加和巨大的无线数据速率，载波频率逐渐增加到电磁频谱(30-300GHz)的MMW部分。历史上，对于无线通信来说，过去使用的载波频率已经增加以满足带宽要求，一直到在MMW频率处的更宽的光谱带的最近发展，诸如60GHz和约70GHz至95GHz以及更高的频率。

相关技术的前述示例和与其相关的限制旨在是说明性的而非排他性的。通过阅读说明书和研究附图，相关技术的其他限制对于本领域技术人员来说将变得明显。

发明内容

结合系统、工具和方法描述和说明以下实施例及其方面，这些系统、工具和方法旨在是示例性和说明性的，而不是范围的限制。

根据实施例，提供一种上转换系统，该系统包括：辉光放电装置(GDD)，其经配置以检测信号源辐射，其中信号源辐射是毫米波(MMW)辐射和太赫兹(THz)辐射中的至少一种；以及光电检测器，其经配置以测量可见光的强度变化，其中所述GDD由于吸收信号源辐射而发射所述可见光。

在某些实施例中，上转换系统还包括辐射源，该辐射源经配置以朝向物体发射信号源辐射，以被物体朝向GDD反射。

在某些实施例中，上转换系统还包括分束器，该分束器经配置以将信号源辐射分成信号光束和参照光束，其中信号光束和参照光束被GDD吸收以产生可见光。

在某些实施例中，辐射源经配置以随时间推移调制信号源辐射的频率，使得频率的差异指示由光电检测器测量的GDD的图像的每个像素的距离，从而能够构建物体的三维图像。

在某些实施例中，辐射源经配置以调制信号源辐射的幅度调制，以区分由信号源辐射产生的可见光和由供应至GDD的偏置电流产生的可见光。

在某些实施例中，上转换系统还包括可操作地耦合到光电检测器的处理器，该处理器经配置以分析由光电检测器捕获的图像，并基于图像计算信号源辐射的至少一个参数。

在某些实施例中，上转换系统经配置以作为无线通信接收器操作。