[发明专利]可同时测量太赫兹波的幅度、偏振和相位的方法

说明书

本发明公开了一种可同时测量太赫兹波的幅度、偏振和相位的方法。所述可同时测量太赫兹波的幅度、偏振和相位的方法包括：提供太赫兹场效应外差探测器，所述太赫兹场效应外差探测器包括n个场效应晶体管和n组天线，所述n组天线呈正多边形排布，将所述太赫兹场效应外差探测器置于外差测试系统中，太赫兹场效应外差探测器可同时测得并输出太赫兹波的多组中频电压和相位，其中的中频电压即表示测得的中频信号的幅度；对中频电压进行三角函数处理，即可得到偏振角度。本发明可同时测量太赫兹波的幅值、偏振和相位的方法，还简化了测量系统，降低了测量成本。

技术领域

本发明特别涉及一种可同时测量太赫兹波的幅度、偏振和相位的方法，属于太赫兹探测技术领域。

背景技术

太赫兹波(Terahertz wave)是人类尚未大规模应用的一段电磁频谱资源，其波长大致从30μm～3mm、频率范围在0.1～10THz之间，也称为亚毫米波和远红外波。

太赫兹波由于具有高透射性、低能量性、指纹特性、高带宽性、瞬态性、相干性、高分辨率性。针对无损检测、安检成像等出行及饮食安全领域，需要一种高速、高灵敏度和便携的太赫兹3D全息成像系统，从而对太赫兹探测器也提出了严苛的要求。对于未知太赫兹波束，希望可以同时测得该电磁波所涵盖的更多信息，从而可对该光束进行更好的表征，解析获得其中更多信息。目前，暂无一种探测器可同时测得幅值、偏振和相位三种信息，而现有的太赫兹探测器需要和偏振片或光电晶体相结合，在外差探测系统中才能同时获得幅值、偏振和相位信息，系统复杂繁琐，且还增加了检测的成本。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可同时测量太赫兹波的幅度、偏振和相位的方法，从而克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种可同时测量太赫兹波的幅度、偏振和相位的方法，包括：

提供太赫兹场效应外差探测器，所述太赫兹场效应外差探测器包括n个场效应晶体管和n组天线，每一组天线与一场效应晶体管配合，所述n组天线呈正多边形排布，且使所述正多边形的选定的一条边沿一三维坐标系的x轴方向设置，指定所述三维坐标系的y轴方向为零偏振角度；

将所述太赫兹场效应外差探测器置于外差测试系统中，使本振太赫兹波和被测太赫兹波沿所述三维坐标系的z轴方向入射到太赫兹场效应外差探测器的n组天线上，并以外差测试系统直接获得本振太赫兹波和被测太赫兹波的n组中频信号幅度为V₁、V₂、...、V_n，n组中频信号相位为

通过联立下列方程组中的至少三个方程式计算获得被测太赫兹波的偏振角θ：

其中，是中频交流电流，n≥3，3≤m≤n，m、n均为正整数。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

1)本发明实施例提供的一种可同时测量太赫兹波的幅值、偏振和相位的方法，该方法对场效应探测器的适用范围广，可适用于多种天线类型和多种晶体管结构；

2)本发明实施例提供的种可同时测量太赫兹波的幅值、偏振和相位的方法，还简化了测量系统，降低了测量成本。

附图说明

图1是本发明一典型实施案例中提供的一种太赫兹场效应外差探测器的结构示意图；

图2是图1中结构A处的局部放大图；

图3是本发明一典型实施案例中提供的一种场效应晶体管探测器的剖面结构示意图；

图4是一种外差测试系统的结构示意图；

图5是本发明一典型实施案例中太赫兹场效应外差探测器与低噪声放大器(LNA)的电路结构示意图。