1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所太赫兹固态技术实验室, 上海 200050
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
随着太赫兹技术、低温电子学和射电天文学的发展, 对可低温环境下工作的集成封装式跨阻放大芯片的需求增加。本文针对一种 Ge-Si基底型跨阻放大器, 主要研究了其深低温环境下的电学性能, 获得了 8K温度下放大器芯片的典型端口电流-电压特性曲线和增益曲线, 得到了在 0.1~3 GHz频带内较为平坦的增益效果; 为了验证其对太赫兹光电信号的放大功能, 将该跨阻放大器与太赫兹量子阱探测器集成封装, 并搭建了太赫兹脉冲激光探测系统, 在 8K温度下实现了对脉宽 2 μs太赫兹光电探测信号的有效放大, 跨阻增益约 560 Ω, 电流放大增益为 1.78 mA/V。上述研究成果首次验证了商用跨阻放大器在深低温环境下应用的可行性, 为太赫兹高速探测与高频通信领域的集成跨阻放大提供了一种有效技术手段。
太赫兹探测 高速封装 跨阻放大器 低温放大技术 terahertz detecting high-speed packaging transimpedance amplifier cryogenic amplification technique 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(1): 16
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 太赫兹固态技术实验室，上海 200050
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049
太赫兹量子阱探测器具有皮秒级的响应时间和1 GHz以上的高速调制性能，是太赫兹快速成像和高速无线通信应用领域非常有前景的探测器。文章综述了太赫兹量子阱探测器的探测原理和设计方法、器件主要性能指标和基于该探测器的应用技术研究进展。研究表明，基于太赫兹量子阱探测器的快速成像系统可以获得物体的细节信息，有望用于安全检查和无损检测领域；太赫兹量子阱探测器还可用于高速无线通信的探测端，为未来6G高速无线通信应用提供了有效的技术途径。
太赫兹量子阱探测器 太赫兹量子级联激光器 太赫兹通信 太赫兹成像 terahertz quantum well photodetectors terahertz quantum cascade lasers terahertz communication terahertz imaging
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所太赫兹固态技术重点实验室，上海 200050
2 中国科学院大学，北京 100049
3 上海理工大学光电信息与计算机学院，上海 200093
太赫兹(THz)波对非极性材料有较好的穿透性，对生物医学组织无电离效应，因而非常适合无损检测、生物医学成像等应用。THz量子阱光电探测器(THz QWPs)具有响应速度快、响应率高、噪声等效功率低、体积小的特点。相较于其他探测器，THz QWPs作为成像系统接收器时，系统具有成像分辨率高、成像速度快、成像信噪比高、结构紧凑等优势。本文综述了基于THz QWPs的成像研究进展，并对成像系统核心指标的影响因素进行了分析和总结。采用更稳定的装置固定THz QWPs，提升器件响应速度、探测灵敏度、阵列规模，可以有效提升系统各项核心性能。
太赫兹 量子阱 光电探测器 成像 terahertz quantum well photodetectors imaging
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所太赫兹固态技术重点实验室, 上海 200050
2 中国科学院大学, 北京 100049
太赫兹(THz)波对生物医学组织具有天然的非电离性、水含量敏感性和浅层穿透性等特点,这使得其非常适合应用于生物医学成像。由于太赫兹量子级联激光器(THz QCL)具有激射功率高、光束质量好、调制速率高、体积小的特点,基于THz QCL的生物医学成像系统相较于其他主动式生物医学成像系统成像信噪比高、成像分辨率高、成像速度快、结构更紧凑。基于此,对基于THz QCL的生物医学成像研究进展进行综述,并对THz生物成像优势、THz QCL生物医学成像优势、生物医学成像系统、生物医学成像目标进行了总结,对其未来发展方向进行了展望。
医用光学 太赫兹成像 量子级联 激光器 生物医学
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Key Laboratory of Modern Optical System and Engineering Research Center of Optical Instrument and System, Ministry of Education, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
2 Key Laboratory of Terahertz Solid-State Technology, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China
Optical frequency combs, which are generated by the cascade of a phase modulator and a Mach–Zehnder intensity modulator, are used as a polychromatic signal source in the terahertz imaging system to improve imaging quality. The interference effect caused by the monochromatic wave has been greatly suppressed. The required optical power in the presented system is as low as ～30% of that in the system using the Er-doped fiber amplifier as a source, which can reduce cost and protect photodiodes from damage. This work provides an effective, low power consumption, low cost, and easy way to realize terahertz imaging with high quality and can be used in future security inspections.
110.6795 Terahertz imaging Chinese Optics Letters
2019, 17(4): 041101
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 中国科学院上海微系统与信息技术研究所太赫兹固态技术重点实验室, 上海 200050
设计了一种太赫兹量子阱光电探测器(THz-QWP),并利用该器件研究了多体效应。通过表征和分析器件的光电流谱,发现多体效应改变了器件的峰值响应频率,并且引起了双响应峰现象,从而验证了多体效应能加深有效势阱深度并增大基带与第一激发能级态之间的间距。因此,在THz-QWP的结构设计中,考虑多体效应具有重要意义。
探测器 太赫兹 量子阱 多体效应 光电探测器 光学学报
2017, 37(10): 1004001
中国科学院上海微系统与信息技术研究所太赫兹固态技术重点实验室, 上海 200050
太赫兹量子阱探测器(THz QWP)是一种工作于太赫兹频段的光子型探测器。本文回顾了THz QWP 近几年在以下方面取得的主要进展：1) 通过考虑多体效应，解决了THz QWP 峰值响应频率精确设计及多量子阱能带结构的优化；采用自洽发射-俘获模型，研究了THz QWP 电子输运问题。2) 提出三种基于金属光栅的THz QWP 光耦合器，这些耦合器能有效改变入射光场的极化方向，使之符合量子阱子带跃迁选择定则，并使光场在多量子阱吸收区局域增强，提高耦合效率，从而提高THz QWP 的探测灵敏度。3) 在THz QWP 中，发现纵光学(LO)声子频率处反常光响应峰，采用LO 声子辅助光场局域增强模型解释了这一反常响应峰的起源。
探测器 太赫兹 量子阱 金属光栅 激光与光电子学进展
2015, 52(9): 092302
