高功率太赫兹脉冲半导体探测器的分析与设计

设计了一种基于半导体热电子效应的0.14THz高功率脉冲探测器.首先根据探测器的结构特点,分析了探测器的工作原理,并推导了探测器的相对灵敏度表达式.接着采用三维电磁场时域有限差分法,模拟计算了探测器的电压驻波比和线性区的相对灵敏度.在优化的结构参数下,探测器在0.14THz波段的电压驻波比不大于1.3,相对灵敏度约为0.6kW-1,且在0.13—0.16THz频带内波动不超过10%.然后讨论了焦耳热效应对探测器的影响,考察了太赫兹脉冲宽度与输出电压变化率的关系.最后对探测器的检波模拟和分析结果表明,探测器最大承受功率约为2.2kW,线性工作区最大功率达数十瓦,响应时间为皮秒量级,可完成0.14THz纳秒级高功率太赫兹脉冲的直接测量,提高其功率测量的精度.

过模结构0.14THz高功率脉冲探测器研制

基于n型硅在强电场下的热电子效应,初步研制了一种采用过模结构的0.14THz高功率太赫兹脉冲探测器。该探测器由基模波导WR6、过渡波导、过模波导WR10,n型硅探测芯片和偏置恒流源组成。模拟分析了探测器的工作过程,给出了相对灵敏度表达式,结果表明过模探测器能很好地工作在TE10模式。合理设计了探测芯片的结构参数和加工工艺,完成了探测芯片的加工和探测器样机的制作。将探测器样机在0.14THz相对论表面波振荡器的辐射场进行了初步的验证性实验,并与二极管检波器的测量结果进行了对比分析。结果表明:过模探测器样机的响应时间在ps量级,相对灵敏度约为0.12kW-1,最大承受功率至少为数十W,可用于0.14THz高功率脉冲的直接探测。

0.14 THz高功率脉冲过模探测器的研制

为提高太赫兹脉冲的功率测量精度,基于n型硅在强电场下的热电子效应,研制了一种采用过模结构的0.14 THz脉冲功率探测器.该探测器由基模波导WR6、过渡波导、过模波导WR10、n型硅探测芯片和偏置恒流源组成.首先介绍了探测器的结构及工作原理,给出了相对灵敏度表达式,分析表明过模探测器能在TE1o模式下很好地工作.然后结合国内工艺水平,根据模拟计算结果设计了探测芯片的结构参数,完成了探测芯片的加工和探测器的制作.最后,利用该探测器对0.14 THz相对论表面波振荡器的辐射场进行了验证性测量,并与二极管检波器的测量结果进行了对比分析.结果表明,过模探测器的响应时间在ps量级,相对灵敏度约为0.12 kW-1,最大承受功率至少为数十瓦,可用于0.14 THz高功率脉冲的直接探测.