太赫兹波探测分为太赫兹波相干探测和太赫兹波非相干探测。
太赫兹波探测
采用太赫兹波进行探测的方法。
- 英文名称
- detection of terahertz wave
- 所属学科
- 光学工程
主要有自由空间电光取样探测、光电导天线探测、空气探测、单发探测技术以及傅里叶变换红外光谱。太赫兹波相干探测可以同时获取太赫兹信号的振幅和相位信息,有效地克服环境噪声影响,具有很高的信噪比。常用的太赫兹波相干探测有外差探测、光电导取样、电光取样和空气等离子体探测等。
基于光热或光子效应,直接、准确地探测太赫兹辐射。主要是太赫兹光热探测器和太赫兹波光子探测器。
将吸收太赫兹辐射转化为探测元件的物理或电学响应,如温度、压强、电阻率和自发极化强度等。常用的太赫兹波光热探测器有测辐射热计、热释电探测器和高莱探测器。①测辐射热计,利用热敏电阻吸收光辐射,根据其阻值测量太赫兹辐射的大小。通常工作在液氦(4.2K)温度条件下来提高探测灵敏度。②热释电探测器,基于材料的热释电效应来探测太赫兹辐射。热释电效应是指温度变化造成的热释电晶体两端产生电势差的现象。③高莱探测器,根据气体吸收光辐射后体积膨胀的原理来探测太赫兹辐射。热释电探测器和高莱探测器可以在室温下工作。光热探测器的应用范围广,探测频带宽,操作简单。但是同其他探测器相比,光热探测器灵敏度底,容易受环境温度影响,响应速度也较慢。
利用太赫兹辐射改变探测器中原子或分子的内部电子状态,然后根据光伏效应实现对太赫兹辐射的探测。太赫兹波光子探测器具有响应速度快,灵敏度高,结构紧凑,容易集成,受环境影响小等特点,但是探测的太赫兹波具有频率选择性,只对特定频率段的太赫兹波响应。常见的太赫兹波光子探测器有肖特基二极管、场效应管、太赫兹单光子晶体管和量子阱探测器。①肖特基二极管,基于非线性伏安特性关系的整流作用在常温下对太赫兹波电场直接响应,输出电流或电压值。②场效应管,利用太赫兹波电场在场效应管的漏-源极间加的电压来测量太赫兹辐射的电场大小。③太赫兹单光子晶体管,是一个强磁场的半导体量子点,当太赫兹波的光子能量与量子点内部朗道能级差相等时,量子点可将太赫兹单光子信号转换为单电子激发,实现对太赫兹波的探测。④量子阱探测器,基于自带或带间吸收原理实现太赫兹波的探测。