[发明专利]一种自混频太赫兹线阵列探测器读出及显示模组

说明书

本发明公开了一种自混频太赫兹线阵列探测器读出及显示模组，包括用于信息读取的读出电路以及用于稳定信号的稳压电路，最后还包括用于控制模组进行信号选择的控制电路和用于信息成像的计算机，所述控制模块的一侧设置有电源输出接口。该自混频太赫兹线阵列探测器读出及显示模组，可将太赫兹线阵列探测器产生的16路信号进行滤波、放大，通过数据采集卡将模拟信号转换成数字信号，并将波形实时显示到计算机界面，经过上位机软件处理，实现成像，该读出装置具有低噪声，响应速度快，灵敏度高的特点，可将太赫兹线阵列探测器的信号实时采集、处理并显示，可形成完整的成像，具有较高的应用价值。

技术领域

本发明涉及太赫兹探测技术领域，具体为一种自混频太赫兹线阵列探测器读出及显示模组。

背景技术

太赫兹(Terahertz)辐射通常指的是波长在30μm～3mm(0.1THz～10THz)区间的电磁波，其波段位于电磁波谱中的微波和红外光之间。作为人类尚未大规模使用的一段电磁频谱资源，太赫兹波有着极为丰富的电磁波与物质间的相互作用效应，不仅在基础研究领域，而且在安检成像、雷达、通信、天文、大气观测和生物医学等诸多技术领域有着广阔的应用前景。

太赫兹源经过抛物面镜照射到自混频探测器，在探测器漏端产生太赫兹光电压或在源漏间产生光电信号。该信号十分微弱，电流信号只有几十pA至几nA左右，电压信号在10uV-10mV之间。可根据不同的信号输出方式，分别设计电流放大和差分电压放大两种读出电路，用于单像元探测器读出电路的验证。由于待测信号微弱，因此读出电路的增益要很高，高增益对电路的噪声处理提出了较高的要求。在实际应用中，需要探测物体的成像信息，一次需测量成千上万个点。为缩短测量的总体时间以及确保测量精度，在进行设计时，电路的带宽范围应尽量大。因此，太赫兹线阵列探测器读出电路的设计一直是研究的难点。

近30年来，太赫兹核心器件技术得到了快速的发展。目前，已相继形成了肖特基倍频光源、共振隧穿二极管光源和量子级联激光器等高效的固态太赫兹光源技术，为进一步实现小型化、可实用的太赫兹技术奠定了坚实的基础。然而，受传统单粒子态输运电子学和量子能级间电子跃迁光子学方法的限制，太赫兹线阵列探测器技术的发展还很不成熟。另外，由于缺乏太赫兹焦平面成像传感器，目前广泛采用基于单像元探测器的逐点扫描太赫兹成像方式，导致成像速度较慢，无法实现高速、实时的太赫兹视频成像。

目前，国际上有德国、美国、法国和日本等国的研究小组相继实现了基于CMOS和III-V化合物半导体的室温自混频太赫兹线阵列探测器，在0.65THz以上的性能优于肖特基二极管探测器。这些国家的多个研究小组开展了场效应管探测器的研究与开发，虽然实验演示了太赫兹检测效能，但是还没有形成实用化的探测器及其应用模块。

由此可见，开发一种高灵敏度的太赫兹阵列探测器技术并形成便于应用的模组，无论是对基础研究还是市场应用都有着十分重要的意义。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种自混频太赫兹线阵列探测器读出及显示模组，可实现太赫兹线阵列探测器产生的16路信号进行滤波、放大，通过数据采集卡将模拟信号转换成数字信号，并将波形实时显示到计算机界面，经过上位机软件处理，实现成像，以克服现有太赫兹检测没有形成实用化的探测器及其应用模块的难题。

(二)技术方案