基于微纳超材料结构感应宽频THz波的光电探测阵列器件研究

针对目前极端缺乏能够高灵敏、高增益探测THz光波，并可以融合射频、光频二元波谱属性的高效能面阵探测器这一问题，通过电控人工超材料微纳结构的THz共振感应效应，发展阵列化的THz感应探测技术。获得体积小，重量轻，驱控灵活，对皮秒甚至飞秒脉冲信号快速响应，易与其它功能结构耦合、集成的宽频电磁辐射的阵列化可寻址敏感结构。在突破微纳人工超材料结构与THz波场间的共振感应作用与电子学响应的完备表征，超材料结构的图案形态、参数特征及电子学配置对感应探测效能的影响，提高微纳超材料结构的共振感应与探测效能等关键因素与相互关系基础上，达到下述目标：（一）建立基于电控人工超材料微纳结构感应探测宽频THz光波的基础理论和基本方法；（二）获得人工超材料宽频THz探测阵列可寻址器件的工艺技术和参数体系；（三）在上述基础上，进一步探索光频、射频电磁波场高灵敏高增益一体化探测的基本模式、特征与属性。

针对目前极端缺乏能够高灵敏高增益快响应探测THz波，并可以融合光学、射频二元波谱属性的高效能面阵探测器这一问题，通过研究人工超材料电控微纳结构的THz共振感应效应，发展了阵列化THz感应探测技术。获得了具有体积小、重量轻、驱控灵活、对连续及脉冲THz信号快速响应、易与其它功能结构耦合等特征的宽频电磁波场的阵列化敏感结构。在突破微纳人工超材料结构与THz光场/波场间的共振感应作用与电子学响应的较为完备的表征，阵列化超材料结构的图案形态、参数特征及电子学配置对感测效能的影响，提高微纳超材料结构的共振感测效能等关键因素以及相互关系基础上，开展了所设定的各项研究工作并达到预期目标，主要取得以下成果：.（一）建立了基于人工超材料电控微纳结构感测宽频THz波的基础理论和基本方法；.（二）获得了人工超材料宽频THz探测阵列器件的工艺技术和参数体系；.（三）进一步探索了执行光学、射频电磁波场高灵敏高增益一体化感测的基本模式、特征与属性。. 针对实验室所装备的THz光源出光功率较低、光束发散度较高这一现状，在改进THz成像物镜的同时发展了与探测器相匹配/耦合/集成的电控液晶微镜技术。期望通过电控液晶微镜阵列对THz成像物镜其压缩光场/波场的二次调变（汇聚、发散）作用，提高分布于探测器表面处的光场/波场其能量聚集度以及改善空间分布形态。研究显示，电控液晶微镜阵列能够在可见光及红外频域对光束有效执行整形变换并用于多种成像模式中，包括典型的兼容图像与波前的电控波前成像，基于单光敏芯片的液晶基电控三维立体成像以及电调空间分辨率成像探测等，为进一步发展THz电控液晶微镜技术及应用奠定了基础。