[发明专利]基于像素化结构的高分辨率宽带太赫兹探测器和探测方法

权利要求书

1.一种基于像素化结构的高分辨率宽带太赫兹探测器，其特征在于，包括：

由太赫兹波高透过性材料制成的基底；

像素化超表面阵列结构，设于所述基底上，所述超表面阵列结构包括多种尺寸的谐振单元，以便于扩宽响应的光谱范围；

介电材料，设于所述像素化超表面阵列结构与所述基底之间，所述介电材料的介电属性能够被调节，以影响所述谐振单元的共振响应，使得所述谐振单元的谐振频率发生频移；

其中，每一种尺寸的谐振单元的阵列组成一个探测区，所述探测区下侧设有所述介电材料，所述探测区中的所述谐振单元与所述介电材料组成的结构形成元像素，多种尺寸的谐振单元的多个阵列形成多个探测区，多个探测区与所述介电材料组成多个元像素，以使所述像素化超表面阵列结构支持宽频段的太赫兹波光谱响应；

根据所述谐振单元的组成元素的多种尺寸和/或布局形式确定所述探测器的光谱响应范围；

所述谐振单元具体包括两个对称设置的开口谐振环，环间留有间距，开口相互远离，以支持环形偶极模式，所述谐振环的开口处设有所述介电材料。

2.根据权利要求1所述的基于像素化结构的高分辨率宽带太赫兹探测器，其特征在于，所述谐振环的材料为金、银或铝的任一种，通过调节所述谐振环的半径，以便在光谱上覆盖目标分析物指纹谱的范围。

3.根据权利要求1或2所述的基于像素化结构的高分辨率宽带太赫兹探测器，其特征在于，所述介电材料为石墨烯，调整所述介电材料的介电属性的方式具体包括：通过调节加在石墨烯两端的电势差，改变材料的费米能级。

4.一种物质检测方法，用于如权利要求1至3中任一项所述的基于像素化结构的高分辨率宽带太赫兹探测器，其特征在于，包括：

通过太赫兹时域光谱系统测试并记录多种尺寸的元像素的谱线，连续调节介电材料的介电属性，记录每次调节后超表面结构的谱线；

将待测物转移至超表面结构上，再次测试多种尺寸的元像素的谱线，连续调节介电材料的介电属性，记录每次调节后超表面结构的谱线；

通过比较所述待测物放置前后光谱信息的变化，对所述待测物进行定性分析；

其中，一定尺寸的谐振单元的阵列与对应的介电材料组成探测器的元像素，移入待测物后，元像素反射和透射光谱的显著变化表现为元像素共振峰包络线的衰减和展宽，所述待测物为单一物质或者混合物质。

5.根据权利要求4所述的物质检测方法，其特征在于，所述谐振单元的半径支持单独调节，以有目的性的在光谱上覆盖目标分析物的指纹谱范围。

6.根据权利要求4所述的物质检测方法，其特征在于，调节所述介电材料的介电属性具体包括：

调节石墨烯材料的费米能级。

7.一种物质检测装置，其特征在于，包括：太赫兹时域光谱系统以及如权利要求1至3中任一项所述的基于像素化结构的高分辨率宽带太赫兹探测器，所述基于像素化结构的高分辨率宽带太赫兹探测器被配置为接收所述太赫兹时域光谱系统的太赫兹脉冲。