针对自由空间和波导传输太赫兹辐射功率兼容测试的需求，开展了光敏面直径为10 mm的多功能太赫兹热释电探测器的相关研究。通过有限元分析及热电耦合仿真设计，建立了敏感元件由100 m 厚的钽酸锂（LiTaO3）晶片和碳纳米管吸收层组成的太赫兹热释电探测器模型；采用优化的精确减薄抛光和剥离等关键工艺，重点攻克了采用大晶片多阵列方式制作LiTaO3基太赫兹热释电探测器敏感元件的工艺难题，并完成了太赫兹热释电探测器的研制。在设定条件下，该探测器的响应度为371.8 V/W，噪声等效功率为0.34 nW/Hz1/2。实验结果表明，设计并制作的太赫兹热释电探测器的集成度高、响应度良好、噪声等效功率低，能够有效解决大光斑太赫兹光束功率测试问题。
钽酸锂 太赫兹探测器 大晶片多阵列 精确减薄 LiTaO3 terahertz detector large wafer and multi-array precise thinning
1 中电科仪器仪表有限公司，山东 青岛 266555
2 中国电子科技集团公司第四十一研究所 电子测试技术重点实验室，山东 青岛 266555
针对太赫兹光束的光斑直径较大和传输途径不同的现状，提出大面元太赫兹热释电探测器和多用途探测器结构研究，用于自由空间和波导传输太赫兹光束功率的测试。首先使用有限元分析软件建立太赫兹热释电探测器模型，开展热电耦合仿真设计；其次使用精密研磨抛光工艺、平面集成电路微纳米加工技术、匀胶与剥离工艺、砂轮划片技术等工艺技术，开展太赫兹热释电探测器研制；最后创新设计装配在探测器结构上的套筒与波导适配器。理论分析和实验结果表明：该方法设计的太赫兹热释电探测器具有噪声等效功率低、重复性高特点，并且解决了自由空间与波导传输太赫兹辐射功率兼容测试问题。
太赫兹探测器 有限元分析 自由空间 波导 THz detector finite element analysis free space waveguide 红外与激光工程
2020, 49(5): 20190338
