本發(fā)明屬于光電技術(shù)領域，具體地講，涉及一種太赫茲波檢偏器。

背景技術(shù)：

太赫茲(Terahertz)波通常指的是波長在30μm-3mm(即頻率為0.1THz-10THz)區(qū)間的電磁波，其頻段位于微波和紅外光之間，具有很多獨特的優(yōu)勢，例如高透性、低能量性、選擇吸收性等。太赫茲波在安全保安、醫(yī)療、食品安全、空間通訊、無損檢測和環(huán)境監(jiān)控等領域具有廣泛的應用前景。

目前，太赫茲技術(shù)已經(jīng)取得了快速的發(fā)展，太赫茲輻射源和太赫茲探測器技術(shù)也越來越趨于成熟。太赫茲波除了它的幅度、頻率和相位等信息外，還具有偏振特性。偏振是指空間電磁波的矢量電場幅度的大小和方向隨傳播方向變化的情況。

1808年法國物理學家馬呂斯(Malus,1775—1812)在研究雙折射時發(fā)現(xiàn)折射的兩束光在兩個互相垂直的平面上偏振。此后又有布儒斯特(Brewster,1781—1868)定律和色偏振等一些新發(fā)現(xiàn)。偏振光的應用十分廣泛，在晶體分析、光學計量、光通訊和實驗應力分析等技術(shù)領域中都有巧妙的應用。因此，了解太赫茲波的偏振特性對于太赫茲波的應用是至關(guān)重要的。

目前對于太赫茲波的偏振特性的檢測主要是使用偏振片和探測晶體來完成。這些檢測太赫茲波偏振特性的方法是通過旋轉(zhuǎn)偏振片或者探測晶體來改變偏振光的透射率來實現(xiàn)對光的偏振特性檢測，這些方法需要旋轉(zhuǎn)最少180°或利用兩個探測器和晶體組合來測量太赫茲波的偏振方向。因此，這些方法不僅需要光學系統(tǒng)和操作相對復雜，并且極為耗時，檢測效率相對低下。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種太赫茲波檢偏器，其包括：總漏極、總電子溝道、若干太赫茲波探測器；所述總漏極位于所述總電子溝道之上；所述若干太赫茲波探測器間隔排列在所述總電子溝道上，且所述太赫茲波探測器與所述總電子溝道連通。

進一步地，所述總電子溝道呈圓形，所述若干太赫茲波探測器沿著半圓周間隔排列在所述總電子溝道上。

進一步地，所述若干太赫茲波探測器沿著半圓周等間隔排列在所述總電子溝道上。

進一步地，所述太赫茲波探測器包括：第一天線、第二天線、第三天線、第一溝道、第二溝道、第三溝道、柵極、源極；所述第一天線與所述第二天線處于同一直線上，且所述第一天線與所述第三天線平行設置；所述第一天線的一端與所述第一溝道連通，所述第一溝道與所述總電子溝道連通，所述第一天線的另一端通過所述第二溝道與所述柵極連通；所述第二天線的一端通過所述第三溝道與所述源極連通，所述第二天線的另一端通過所述第二溝道與所述柵極連通；所述第三天線的一端與所述柵極連通。

本發(fā)明的另一目的還在于提供一種太赫茲波檢偏器，其包括：至少三個太赫茲波探測器；其中，所述太赫茲波探測器呈多邊形布置。

進一步地，所述太赫茲波探測器呈正多邊形布置。

進一步地，所述太赫茲波探測器呈等邊三角形布置。

進一步地，所述太赫茲波探測器包括：第一天線、第二天線、第三天線、第一溝道、第二溝道、第三溝道、柵極、源極、漏極；所述第一天線與所述第二天線處于同一直線上，且所述第一天線與所述第三天線平行設置；所述第一天線的一端通過所述第一溝道與所述漏極連通，所述第一天線的另一端通過所述第二溝道與所述柵極連通；所述第二天線的一端通過所述第三溝道與所述源極連通，所述第二天線的另一端通過所述第二溝道與所述柵極連通；所述第三天線的一端與所述柵極連通。

本發(fā)明通過利用自混頻太赫茲波探測器的太赫茲天線的極化探測特性，通過利用一組太赫茲波探測器的組合來實現(xiàn)太赫茲波偏振特性的快速檢測，從而通過利用自混頻太赫茲波探測器高速、高靈敏度和低噪音的優(yōu)異特性實現(xiàn)太赫茲波偏振特性的超快檢測。

附圖說明

通過結(jié)合附圖進行的以下描述，本發(fā)明的實施例的上述和其它方面、特點和優(yōu)點將變得更加清楚，附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的太赫茲波探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是利用圖1所示的太赫茲波探測器構(gòu)建的太赫茲波檢偏器的第一實施方式的示意圖；

圖3是利用圖1所示的太赫茲波探測器構(gòu)建的太赫茲波檢偏器的第二實施方式的示意圖。

具體實施方式

以下，將參照附圖來詳細描述本發(fā)明的實施例。然而，可以以許多不同的形式來實施本發(fā)明，并且本發(fā)明不應該被解釋為限制于這里闡述的具體實施例。相反，提供這些實施例是為了解釋本發(fā)明的原理及其實際應用，從而使本領域的其他技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的各種實施例和適合于特定預期應用的各種修改。在附圖中，相同的標號在整個說明書和附圖中可用來表示相同的元件。

就平面天線而言，一般都會有極化特性。太赫茲波的極化方向和天線的極化方向之間的位置關(guān)系直接影響著太赫茲波探測器的輸出信號，當它們的方向趨于一致時，太赫茲波探測器的輸出將達到極大值。因此，本實施例可以利用具有極化特性的太赫茲波探測器及其組合進行太赫茲波偏振特性的直接檢測。

已知偏振光的偏振態(tài)有三種：線偏振，圓偏振和橢圓偏振。無論何種偏振態(tài)的光(非自然光)，其均可描述為兩個正交線偏振的疊加。任何一種偏振光均可由合成波矢端軌跡方程推導。

設兩光束沿z方向傳播，兩束光的光矢量分別沿x方向和y方向，δ為兩束光的相位差，則其合成波光矢量矢端軌跡方程為：

${\left(\frac{E_x}{A_x}\right)}^2+{\left(\frac{E_y}{A_y}\right)}^2-2\frac{E_x}{A_x}\frac{E_y}{A_y}\cos \mathrm{\δ}={\sin }^2\mathrm{\δ}---\left(1\right)$

其中，E_x和E_y分別為x和y方向的線偏振光，A_x和A_y分別兩束線偏振光的振幅。式(1)表示合成波的矢端軌跡為橢圓，即合成波為橢圓偏振光。當式(1)中的δ＝2kπ或者(2k+1)π，k＝0,1,2...時可得：

式(2)中光的矢端軌跡為直線，即為線偏振。當式(1)中 A_x＝A_y＝A時，式(3)的矢端軌跡為圓，即為圓偏振光：

E_x²+E_y²＝A (3)

當式(1)中A_x≠A_y時，式(4)的矢端軌跡為橢圓，即為橢圓偏振光：

${\left(\frac{E_x}{A_x}\right)}^2+{\left(\frac{E_y}{A_y}\right)}^2=1---\left(4\right)$

基于天線耦合的自混頻探測器具有極化效應。對于線偏振光來說，通過檢偏器測試到的光強遵循馬呂斯定理：

I＝A²cos²θ (5)

其中，A為線偏振光振幅，θ為線偏振光振動方向與檢偏器方向之間的夾角。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的太赫茲波探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。

參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的實施例的太赫茲波探測器30包括：第一天線31、第二天線32、第三天線33、第一溝道34、第二溝道35、第三溝道36、柵極37、源極38、漏極39；

第一天線31與第二天線32處于同一直線上，且第一天線31與第三天線33平行設置，這樣，第一天線31、第二天線32以及第三天線33三者構(gòu)成了蝶形天線；

第一天線31的一端通過第一溝道34與漏極39連通，第一天線31的另一端通過第二溝道35與柵極37連通；

第二天線32的一端通過第三溝道36與源極38連通，第二天線32的另一端通過第二溝道35與柵極37連通；

第三天線33的一端與柵極37連通。

以下將對應用圖1所示的太赫茲波探測器構(gòu)建的太赫茲波檢偏器進行詳細地描述。

圖2是利用圖1所示的太赫茲波探測器構(gòu)建的太赫茲波檢偏器的第一實施方式的示意圖。

參照圖2，根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的太赫茲波檢偏器包括：總漏極10、 總電子溝道20、十個太赫茲波探測器30A、30B、……、30J。這里，應當說明的是，在本發(fā)明中，構(gòu)建半圓形太赫茲波檢偏器的太赫茲波探測器的數(shù)量不以圖2所示的十個作為限制，但構(gòu)建半圓形太赫茲波檢偏器的太赫茲波探測器的數(shù)量至少需要三個。

此外，應當注意的是，與圖1所示的太赫茲波探測器30相比，本發(fā)明的第一實施方式中的太赫茲波探測器30A、30B、……、30J不包括漏極39，這十個太赫茲波探測器30A、30B、……、30J共用一個漏極，即總漏極10。

具體而言，總漏極10位于總電子溝道20，但總漏極10不覆蓋總電子溝道20；也就是說，總電子溝道20的邊緣延伸超出總漏極10的邊緣，上述十個太赫茲波探測器30A、30B、……、30J間隔排列在總電子溝道20上，且上述十個太赫茲波探測器30A、30B、……、30J中的每一個的第一溝道34與總電子溝道20連通或連接。

進一步地，總電子溝道20呈圓形形狀，上述十個太赫茲波探測器30A、30B、……、30J沿著半圓周間隔排列在總電子溝道20上，但本發(fā)明并不限制于此，例如，上述十個太赫茲波探測器30A、30B、……、30J也可沿著圓周間隔排列在總電子溝道20上。更進一步地，上述十個太赫茲波探測器30A、30B、……、30J沿著半圓周等間隔排列在總電子溝道20上，但本發(fā)明并不限制于此，例如，上述十個太赫茲波探測器30A、30B、……、30J也可沿著半圓周不等間隔排列在總電子溝道20上。

假設太赫茲波探測器30A的天線極化方向與太赫茲波極化方向夾角為α，相鄰太赫茲波探測器的夾角相同。則第k(1≤k≤10)個太赫茲波探測器與太赫茲波極化方向的夾角(即偏振角度)為因此，可推導出第k個太赫茲波探測器的輸出信號為：

$D\left({\mathrm{\θ}}_k\right)=\mathrm{\β}{A}^2{\cos }^2(\mathrm{\α}+\frac{k-1}{n-1}\mathrm{\π})---\left(6\right)$

其中，β為響應度，A為太赫茲波振幅。

圖3是利用圖1所示的太赫茲波探測器構(gòu)建的太赫茲波檢偏器的第二實施方式的示意圖。

參照圖3，根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的太赫茲波檢偏器包括：三個太赫茲波探測器40A、40B、40C；這三個太赫茲波探測器40A、40B、40C呈三角形布 置。在本發(fā)明中，太赫茲波探測器的數(shù)量并不以圖3所示的三個為限，可以為四個、五個或更多個，相應地，四個太赫茲波探測器呈四邊形布置、五個太赫茲波探測器呈五邊形布置或者更多個太赫茲波探測器呈多邊形布置。

進一步地，這三個太赫茲波探測器40A、40B、40C呈等邊三角形布置。

應當說明的是，在本發(fā)明中，構(gòu)建第二實施例的太赫茲波檢偏器的太赫茲波探測器的數(shù)量不以圖3所示的三個作為限制，但構(gòu)建第二實施例的太赫茲波檢偏器的太赫茲波探測器的數(shù)量至少需要三個。此外，當構(gòu)建第二實施例的太赫茲波檢偏器的太赫茲波探測器的數(shù)量為更多時，這些太赫茲波探測器構(gòu)建成多邊形太赫茲波檢偏器。進一步地，這些太赫茲波探測器構(gòu)建成正多邊形太赫茲波檢偏器。

假設太赫茲波探測器40A的天線極化方向與太赫茲波極化方向夾角為α，相鄰太赫茲波探測器的夾角相同。則第k(1≤k≤10)個太赫茲波探測器與太赫茲波極化方向的夾角(即偏振角度)為因此可推導出第k個檢波器的輸出信號為：

$D\left({\mathrm{\θ}}_k\right)=\mathrm{\β}{A}^2{\cos }^2(\mathrm{\α}+(\frac{2k}{n}+\frac{1}{2})\mathrm{\π})---\left(7\right)$

其中，β為響應度，A為太赫茲波振幅。

應當說明的是，本發(fā)明的太赫茲檢偏器不局限于圖2和圖3所示的太赫茲波檢偏器的結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明中，自混頻太赫茲波探測器的極化方向與太赫茲波的極化方向之間的關(guān)系能夠快速的反映到太赫茲波檢偏器的輸出信號上。本發(fā)明適用于線偏振光偏振方向的快速檢測，同樣適用于圓偏振光及橢圓偏振光的快速檢測。

綜上，本發(fā)明通過利用自混頻太赫茲波探測器的太赫茲天線的極化探測特性，通過利用一組太赫茲波探測器的組合來實現(xiàn)太赫茲波偏振特性的快速檢測，從而通過利用自混頻太赫茲波探測器高速、高靈敏度和低噪音的優(yōu)異特性實現(xiàn)太赫茲波偏振特性的超快檢測。

雖然已經(jīng)參照特定實施例示出并描述了本發(fā)明，但是本領域的技術(shù)人員將理解：在不脫離由權(quán)利要求及其等同物限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在此進行形式和細節(jié)上的各種變化。