CN105762518B - 用于THz收发机的天线 - Google Patents

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Abstract

提供高频辐射线收发机。所述收发机包括电极布置，所述电极布置包括两个或多个电极，其中以间隔开的关系容纳所述电极中的两个，两个电极在二者之间限定用于电子的自由空间传播的腔。所述两个电极中的一个配置为响应于外部输入光信号而朝向另一电极发射电子通量。所述两个或多个电极配置为限定第一部分和第二部分，第一部分使其至少区域暴露到所述电子通量且可作为在所述第二部分中引起电流的天线供给端口工作，并且第二部分配置为天线辐射部分且可作为天线辐射部分工作。

Description

用于THz收发机的天线
本申请为发明名称为“用于THz收发机的天线”、申请日为2011年6月21日、申请号为201110166938.7的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及THz收发机，即THz域中辐射线的发射器和/或接收器。THz域通常限定为与1mm和30μm之间的波长对应的从300GHz至10THz的范围。
背景技术
在许多应用中期望可在兆赫(THz)频率工作的电子装置，诸如医疗应用(成像)、敌对物体和有毒化学物质的安全检测及其它。用于THz生成的最常用方法是基于使用带有适当天线的低温种植GaA(LTG-GaA)半导体。这些是利用光导体的特性以其电阻变化(减小)响应于入射光的所谓的“光电导天线”。光导体是通过生成THz范围内的拍频的两种不同波长的光束(例如，使用DFB激光)形式的入射相干光或者通过生成超宽带THz发射的超短(皮秒)激光脉冲激励的。
在转让给本申请的受让人的国际专利公布No.WO 2007/132459中公开了与THz发射器相关的近期研发的技术。根据这种技术，使用基于光发射的电极组件(例如，二极管)，其中光混频用于照射光阴极，光阴极将输入光信号转换成THz范围内的电流，这反过来使信号发射器/接收器工作。
发明内容
本发明提供适合用于THz发射器和/或接收器的新颖构造的天线，通常称为收发机。
在利用相同受让人的上述公布WO 2007/132459中描述的技术的同时，即利用了光发射电子的自由空间传播(真空中)的原理，本发明提供用于高频收发机的天线结构。一般地讲，本发明利用了电子发射的原理，诸如热发射或光发射。更特别地，本发明利用了光发射且因此下面关于该具体应用进行了说明，但是应当理解的是，本发明不限于光发射，而是应当在来自通过(真空)腔用于自由空间传播的阴极的电子发射的更宽泛方面进行解释。
根据本发明，天线结构(例如，用于THz发射器/接收器)包括包含两个或多个电极的电极布置，其中以间隔开的关系容纳这些电极中的两个，两个电极在二者之间限定用于电子的自由空间传播的腔。这些至少两个电极(或其中部分)的至少一个响应于作为外部光场的输入信号以朝向另一电极发射电子通量(例如，光电效应的结果)。
电极布置配置为限定第一电极部分和第二电极部分(为相同电极或不同电极的部分)，其中第一部分的至少区域暴露到电子通量且因此作为天线供给端口(作为通过第二部分的电流源)工作，而第二部分作为由通过其中的所述电流引起的高频(例如，在THz范围内)辐射线的天线辐射部分(发射器/接收器)工作。
应当注意的是，本发明的原理应用于发射和/或接收高频辐射线。因此，术语“天线辐射部分”应当解释为通过其发射和/或接收高频信号的天线结构的部分。一般地讲，天线辐射部分为实现天线发射和/或接收模式的部分。在发射模式中，天线辐射部分响应通过天线结构的电流以发射各频率范围的辐射线；并且在接收模式中，天线辐射部分响应外部辐射线以实现电流的可检测变化。
因此，根据本发明的一个宽泛方案，提供包括电极布置的高频辐射线收发机，所述电极布置包括：
两个或多个电极，以在其间限定用于电子的自由空间传播的腔的间隔关系容纳所述两个或多个电极中的两个，其中
所述两个电极中的一个配置为响应外部输入光信号以朝向另一电极发射电子通量，
所述两个或多个电极配置为限定第一电极部分和第二电极部分，第一部分使其至少区域暴露到所述电子通量且可作为在所述第二部分中产生电流的天线供给端口工作，并且第二部分配置为天线辐射部分且作为天线辐射部分工作。
因此，天线辐射操作能够通过发射高频辐射线(发射模式)响应流过其中的电流并且能够通过实现电流变化(接收模式)响应外部高频辐射信号。
电极布置优选地配置为真空管，即发射电极的自由空间传播的腔处于真空条件下。优选地，以小间隙(达到几微米)容纳两个电极，沿着腔轴线在两个电极之间限定用于电子自由空间传播的所述腔，以使腔轴线与所述第一部分相交，而第二部分较远离腔轴线定位。在该连接中，应当理解的是，天线供给端口和天线辐射部分之间的距离是集中的，例如小于λ/10(λ为发射/接收辐射线的波长)。而且，优选地，所述至少两个电极配置为使得在电极之间设有实质上小的电容。这可以通过例如将电极中的至少一个配置为导电栅极来实现。
在优选的配置中，天线结构通过从光阴极到天线供给端口的电子发射来激活，这实现了来自天线辐射部分的辐射线发射/接收。
电子通量可以利用脉冲模式或连续波(CW)模式的外部光场通过利用光阴极中的光混频原理而产生，以便生成与用于供给天线的高频对应的电子通量。例如，输入光场可以为与要获得的高频发射对应的值(拍频)彼此不同的两种不同波长的两个光束的形式。可选择地，脉冲模式的激光可以用作输入光场的源，以由此使得从光阴极生成超短脉冲的电子通量。考虑接收模式下的天线结构运行，由于光照射拍频基本等于接收到的THz频率，检测到的信号为通过天线的电流的DC分量的变化，当天线未接收到THz辐射线时，将相对于天线测量所述变化。在另一(更具吸引力)情况下，在两个频率之间存在微小频率差，接收到信号为能够更易于检测到而无需锁定放大器的IF谐波。
优选地，可作为天线辐射部分工作，即用于发射/接收高频(例如，THz)辐射线的第二部分配置为电形联接天线。
所述配置可使得所述第一部分(完全或部分地暴露到电子通量)使其至少区域适合于响应于所述外部输入信号而产生所述电子通量的电子。输入信号可以为从各电极(或其部分)引起所述电子通量的发射的光场。
THz收发机装置可以配置为使得天线辐射部分中的电流沿相反的方向传播。装置因此作为单极天线工作。
在一些其它实施方案中，第一部分和第二部分为相同电极的集成部分。这两个部分可以为相同或不同的几何形状和/或形状和/或材料构成。具有这两个部分的电极相对于另一电极容纳以使第一部分位于电极之间的腔的接口处，并且第二部分更远离腔。
在一些实施方案中，作为THz辐射线的收发机工作的第二部分与来自在二者之间限定腔的所述两个电极的相同电极相关。第二部分可具有例如V形状。
THz收发机装置可以配置为使得第二部分中的电流沿相同的方向传播，从而作为双极天线工作。
所述配置可使得两个电极中的每个包括所述第一和第二集成部分，其中电极中的一个的第一部分暴露到用于朝向另一电极的第一部分发射电子通量的外部输入信号(例如，光场)。优选地，在二者之间限定用于电子通量传播的腔的两个电极布置为使得电极中的一个的第一部分与另一电极的第一部分对准。换言之，两个电极的第一部分位于腔轴线处。
在其它一些实施方案中，第二部分具有分别位于所述两个电极中的两个单独区域。
在又一实施方案中，所述第二部分的至少区域在空间上与第一部分分开。在这种情况下，通过第二部分的所述至少区域的电流为通过所述第一部分中的电流感应的电流。
在本发明的优选实施方案中，所述电极布置包括光阴极和阳极，光阴极适合于响应于外部光场发射电子通量。如上所述，光阴极和阳极中的一个或两个可以具有第一部分和第二部分；或者第二部分可以与光阴极和阳极间隔开。优选地，所述装置包括在与阳极的平面间隔开的平面中携载光阴极的衬底以在两个电极之间限定所述自由空间电子传播腔。
根据本发明的另一方案，提供高频辐射线收发机，所述高频辐射线收发机包括电极布置，所述电极布置包括光阴极电极和沿着腔轴线与所述光阴极电极间隔开的阳极电极，所述电极布置限定第一部分和第二部分，第一部分响应由来自光阴极的电子发射产生的电子通量且因此可作为使电流流过第二部分的天线供给端口工作，并且第二部分配置为天线辐射部分且可响应于通过高频辐射线的发射而流过其中的所述电流且响应于外部高频辐射信号以实现通过其中的电流的变化而作为天线辐射部分工作。
根据本发明的又一方案，提供高频辐射线发射器，所述高频辐射线发射器包括以二者之间限定用于电子的自由空间传播的腔的小间隙容纳的至少两个电极，所述至少两个电极中的至少一个配置为响应于外部输入光信号而发射电子通量，所述至少两个电极中的至少一个具有分别较靠近所述间隙和较远离所述间隙的第一部分和第二部分，第一部分暴露到所述电子通量且可作为电流源工作从而用作天线供给端口，并且第二部分配置为天线辐射部分且可作为天线辐射部分工作，天线辐射部分用于发射由第一部分中的电流引起的高频辐射线。
附图说明
为了理解本发明且明白如何可在实际中实施，现在参考附图仅通过非限制性实施例的方式来描述实施方案，其中：
图1为根据本发明的实施方案的高频收发机装置的示意性图解；
图2更具体地示出了与单极配置对应的在本发明的装置中的电极布置和天线配置的实施例；
图3A和3B示出了适合用于提高装置效率的根据本发明的实施例的电极布置的俯视图和侧视图；
图4示出了旨在解决阳极-阴极距离问题的电极布置的构造的另一可能实施例；
图5A至5C将本发明和常规方法的天线结构的电形联接构造的操作进行比较，其中图5A示出了与常规电形联接天线方法中使用的电形联接中心并行连接的AC电源的极，图5B示出了电形联接天线构造在与光发射装置集成的同时的操作，并且图5C示出了由在图5B的单极电形联接构造中流动的对称电流得到的瞄准线(0度)上的陷波效应；
图6示出了电极布置的实施例，其中天线的“翼”形成V形，而第一部分由V形构造的顶点限定；
图7A至7C示出了根据本发明的电极布置的另外三个实施例，其中天线部分分布在阴极和阳极电极之间；
图8示出了电极布置的又一实施例，其中天线部分实现为特别与包含第一部分的电极分开的单独电极。
具体实施方式
参考图1，图1示例了使用本发明的天线结构的THz收发机装置20。在本实施例中，装置20与真空管或室相关联。装置20包括通常表示为12的电极布置，所述电极布置由以间隔开的关系容纳的两个或多个电极形成，在本实施例中示出了两个这样的电极12A、12B，两个电极12A、12B沿着腔轴线CA在二者之间限定了用于电子的自由空间传播的腔15。这些电极中的至少一个，在本实施例中为电极12A，旨在暴露到外部输入光信号(光场)18以响应于所述输入信号朝向另一电极12B发射电子通量19。因此，电极12A为可通过输入光信号工作的光阴极，从而向腔15中提供输出电子通量19。
考虑到高频收发机，可利用脉冲模式或连续波(CW)模式的外部光场通过利用光阴极12A中的光混频原理来产生电子通量，从而产生与用于供给天线的高频对应的电子通量。例如，输入光场可以为与要获得的高频发射对应的值彼此不同的两种不同波长的两个光束(例如，由DFB激光器产生)的形式。可选择地，脉冲模式激光器可用作输入光场的源，从而使得从光阴极12A产生超短脉冲的电子通量。
在本非限制性实施例中，使用了光阴极12A的背光照射。光阴极位于光透衬底13A(光学窗口)上且通过光透衬底13A暴露到外部光场18。然而，应当理解的是，光阴极可通过前侧照射而被激励，所述前侧照射例如包括光阴极12A的直接照射和/或来自阳极电极12B的反射。如图中所示，阳极12B位于其衬底13B上，衬底13B可以例如为透明的。
光阴极12A和阳极12B之间的间隙(腔)15由适当的密封结构17进行真空密封。适当地选择间隙15的尺寸(优选地小于1微米，且通常不超过几微米)，以使能按期望地从天线获得高功率输出。为此目的，间隙尺寸应当优选地满足诸如阴极和阳极之间的空间电荷效应和电子发射时间这样的条件的要求。更特别地，应当使空间电荷效应最小化，并且应当使电子电流信号线性地对应于已通过其产生电子通量的输入光密度的轮廓。在CW模式的情况下，电子发射时间应当优选地比拍频信号的周期短得多；并且在脉冲模式的情况下，电子发射时间应当比脉冲宽度短得多。
如下面关于本发明的多个实施例更进一步具体描述的，本发明的天线结构具有供给端口(“天线供给端口”)，所述供给端口在本发明中由阴极-阳极腔构成，并且本发明的天线结构具有耦合到所述供给端口且位于阴极-阳极腔外部的天线辐射结构。天线辐射结构可以耦合到阴极和/或阳极电极。因此，本发明提供了基于电子发射(通常称为基于光发射)的电极布置，所述电极布置限定了功能不同的第一电极部分和第二电极部分、供给端口和天线辐射结构。
在图1的实施例中，天线辐射结构为阳极电极12B的部分。更具体地，功能不同的第一电极部分和第二电极部分均为阳极部分：第一部分P1(天线供给端口)暴露到电子通量19且作为通过第二部分P2(天线辐射结构)的电流源工作。部分P2工作以用于发射由通过其中的电流引起的THz辐射线或者用于接收可由天线供给端口P1的最终电场变化识别(检测)的THz辐射线。应当注意的是，在这样的配置中，天线辐射部分P2位于真空管内，作为电极布置12的部分。在这种情况下，至少衬底13B是由为了THz辐射而透明的材料制成的。
如下文将示例的，光阴极和阳极电极中的任一个可以并入这样的第一部分和第二部分(天线供给部分和天线辐射部分)中的一个或者它们中的两个。换句话说，基于光发射的电极布置12中的任意一个或多个电极可配置为天线辐射部分。
返回到图1中的实施例，电极布置的第二部分P2配置为环绕天线供给端口P1的平面型天线辐射部分。如该图中进一步示出的，电磁透镜26可以用于阳极12B的外侧处以改进电磁辐射到自由空间的耦合。
应当注意的是，根据本发明，天线辐射部分P2可以位于光电管的内部并且可以由阴极或阳极或阴极和阳极二者的部分，如下面进一步示例的。可以诸如光刻、金属喷镀等任何公知方式使天线辐射部分P2与电极布置一体形成。例如，包含电极的天线可以印制在衬底上。通常，包括天线供给端口P1的基于电子发射(基于光发射)的电极布置可以产生受光发射机构限制(物理限制)的任何期望频率的AC电流，并且因此天线辐射部分P2将发射包括例如THz、微波的各频率的辐射线。
参考图2，图2示出了本发明的THz天线200的构造的更具体实施例。为了便于理解，相同的附图标记用于识别在所有的实施例中共用的部件。天线200并入真空光电管中并且包括电极布置12，电极布置12包括光阴极12A和与阴极12A间隔开一定小距离的阳极12B，光阴极12A和与阴极12A在二者之间限定小间隙15，间隙15形成了具有腔轴线CA的电子通量传播腔。阴极12A(或其至少部分)暴露到光场18。在该实施例中，阳极12B具有第一集成部分P1和第二集成部分P2，其中部分P1为天线供给端口的部分，并且部分P2为天线辐射部分。电极布置与电压供给单元V相关联。在本实施例中，负极连接至光阴极12A，并且正极连接至阳极12B的天线辐射部分P2。因此，光场18与光阴极12A的交互作用引起了从光阴极12A朝向阳极的第一部分P1的电子通量19的发射，这使得相应的电流通过天线辐射部分P2。因此，THz发射可通过阳极的所述部分P2产生。
应当理解的是，本发明提供了用于将天线直接并入THz发生器的基于光发射的电极布置内(在图2的本实施例中，天线位于衬底13B的内表面上的阳极平面处)，从而避免与电连接器(将THz信号从电极布置携载到外部天线)相关联的电能损耗。特别地，当考虑使用短波长信号(波长在1mm和30μm之间)时，天线辐射部分应当尽可能地靠近其供给端口(优选地，以比波长短得多的距离)。
如上所述，天线20的效率主要取决于阳极-光阴极距离(间隙尺寸)。这与电荷屏蔽和发射时间效应相关联。更具体地，随着距离增加，在不同时隙期间发射的更多电子在光阴极和阳极之间的间隙中保持在光电管中穿行，从而对间隙进行不利地充电且阻碍从阴极进一步发射电子。而且，随着距离增加，发射的电子必须经由较长的路径到达阳极，从而在阳极电极和阴极电极中感应出电流。当电子的发射时间等于照射轮廓(在CW模式的情况下为周期性的，或者在脉冲模式的情况下为脉冲宽度)的特定参数时，通过装置的总的AC电流大幅度地减少。因此，优选的是，为了实现天线的高供给效率，由所述电子通量横穿的阳极12B和光阴极12A之间的距离(间隙尺寸)应当足够短以防止或至少显著地减小空间电荷效应且调节电子发射时间，如上文模式的。另一方面，阳极和阴极之间的太短距离可能使得阳极-阴极电容增加，这反过来将降低辐射功率。因此，天线辐射部分P2优选地与由对准(沿着腔轴线)的阴极电极和阳极电极形成的电容器适当地间隔开。
参考图3A和图3B，图3A和图3B示出了根据具体的而非限制性的实施例的电极布置的俯视图和侧视图，所述电极布置适用于本发明用于提高天线效率。如图中所示，阳极12B具有第一部分P1(天线供给端口)、第二部分P2(天线辐射部分)和耦合部分12C。天线供给端口P1位于与光阴极12A平面紧邻的平面中，并且天线辐射部分P2位于处于与光阴极12A平面间隔较大距离的平面中的阳极12B的凹槽区域22中。耦合部分12C旨在提供辐射部分P2的恰当激励。通常，选择供给部分P1相对于光阴极的位置以优化供给效率，而辐射部分P2与金属化的阴极平面适当的间隔开以优化辐射效率。例如，对于处于THz频率的装置的恰当操作，阴极和阳极的第一部分P1(供给端口)以二者之间约0.5μm的距离(间隙)定位，而第二部分P2(辐射部分)与阴极平面间隔开约20μm的距离。需要记住的是，虽然天线靠近金属平面放置，但是天线不能够进行高效地辐射，显然，该构造显著地减少了空间电荷和发射时间效应，而不降低辐射效率。
应当注意的是，这些图中所示的阳极电极的构造可以同样在阴极中实现。还应当注意的是，阳极凹槽22可以由突起替代，在为突起的情况下突起壁用作所述耦合部分12C。
在图中，天线具有V形电形联接构造，下面将进一步描述V形电形联接构造的用途。参考图4，示出了旨在解决阳极-阴极距离问题的电极构造的另一可能实施例。在该实施例中，电极中的至少一个(例如，阳极12B)具有格栅状构造，而具有大致圆形形状的阴极完全呈现出重合的第一部分和第二部分(供给部分和辐射部分)P1和P2。第二部分P2(天线辐射部分)用作侧供给圆圈天线(或V形电形联接天线)且通过窄线导体C连接至电源(未示出)，提供阳极和阴极之间所需的电位差。
阳极12B的这种格栅形状减小了阳极-阴极的电容，因此减小了阳极板面积。由于电容较低，可以利用较小的阳极-阴极距离，这反过来将提高效率。格栅可以例如具有λ\20的线宽和约λ\4的线节距。阳极-阴极距离可以为λ\20。
返回到图2，发射/接收THz辐射线的天线辐射部分P2配置为电形联接天线。在该连接中，现在参考图5A至图5C，图5A至图5C示出了与常规方法相比在本发明的一些实施方案中如何使用电形联接天线。
如图5A所示，根据常规的电形联接天线方法，AC电源的两极并行地连接至电形联接中心(例如，三角形之间)。相反地，在图5B的构造中，DC电源V使其一个极连接至电形联接天线的周缘处的区域(宽区域)，该区域可实际上形成天线辐射部分P2，并且DC电源V使其另一个极连接至阴极12A，阴极12A与电形联接结构的中心部分对准，并且因此中心部分用作供给端口P1。电子通量与第一部分P1的交互作用为第二部分P2提供了在THz范围内的AC电流。
因此，在电形联接天线的常规双极构造(图5A)中，通过天线的电流沿相同的方向流动。根据本发明的原理操作类似的电形联接布置(图5B)(即，将电形联接布置与光发射装置一体形成)将使得电流沿不同的方向从第一部分(供给端口)P1流到第二部分(天线辐射部分)P2。辐射部分P1因此作为单极天线工作。如图5B中的该具体而非限制性实施例中所示，流过单极电形联接的电流是对称的。由于该对称电流，发射的辐射线的角分布在瞄准线(0度)上具有陷波，如图5C中所示。
返回到图2，如果使用常规几何形状的电形联接天线，则进一步配置为提供流过其中的不对称电流以消除或至少显著地减少陷波问题。用于这种构造的实施例示于图6中，其中天线的“翼”(限定辐射部分P2)形成V形，供给端口P1由该V形构造的底(顶点)限定。这可能使得角分布在0度处最大。
如上所述，光阴极和阳极中的每一个可以设计为具有功能不同的第一部分和第二部分。在该连接中，参考图7A至图7C。在这些实施例中，阴极12A具有有源区域AR，当有源区域AR暴露到光18时发射电子通量19。阴极的该有源区域AR用作天线供给区域P1C。阴极进一步包括第二辐射部分P2C，第二辐射部分P2C形成为第一部分远离电子通量19的路径的延伸部。阳极12B具有与阴极类似的几何形状，即限定了第一集成部分和第二集成部分P1A和P2A。第一阳极部分P1A与第一阴极部分P1C对准，从而在二者之间限定电子通量通过腔的传播路径和间隙尺寸。第二阳极部分和第二阴极部分P2A和P2C从各第一部分P1C和P1A延伸出且从所述电子路径朝向相反的方向延伸。
在图7A的实施例中，与图7B和图7C的实施例中的相比，各第一部分P1A和P1C的尺寸相对小(点状区域)。如上所述，这些部分要在它们之间对准。与图7A中的构造相比，通过图7B中的构造更易于实现这种对准，甚至通过图7C中的构造更易于实现。一般地讲，适当地增大第一部分(天线供给端口)的尺寸为对准精度要求提供了更大的灵活性(然而，应当记住的是这可能增大电极的电容)。还应当注意的是，在上述实施例中，阴极不是阳极中的天线的接地平面，而是天线的部分，因此不存在由接地平面引起的效率损耗，除了阳极和阴极的重叠部分之间的电容之外。
如图中所示，在这些实施例中，第二、辐射部分(实现所述电形联接天线)分布在阴极12A和阳极12B之间，并且通过天线辐射部分的电流沿相同的方向流动，从而对应于双极天线构造。结果，发射的辐射线在期望方向上具有最大值。
在图8中示出了本发明的另一可能实施例，不存在陷波相关的问题。在该实施例中，电极布置12将天线辐射部分P2限定为特别与包含电极的第一供给部分P1分开且相关联的单独电极12D，在本实施例中第一供给部分P1为光阴极12A。光阴极12A(具有例如矩形形状)具有响应于入射光而发射电子通量的有源区域AR，并且其自身提供电极布置12的天线供给部分P1。使用这种电极布置的天线的电路示意性地示于图中，其中未具体示出阳极12B，但是应当理解的是，阳极12B位于阴极有源区域的上方或下方。这里，DC电压供给连接至供给部分P1。因此，来自有源区域AR的电子通量(未示出)产生通过第一部分P1的电流E，这反过来使得在第二部分P2中感应出电流，从而供给天线辐射部分P2。这样感应的电流沿相同的方向在两部分天线P2中流动。在该具体的、非限制性实施例中，供给部分P1由位于电形联接天线辐射部分P2的内部且与电形联接天线辐射部分P2分离的阴极矩形(λ/2或λ/4)构成。应当理解的是，天线辐射部分的几何形状不限于电形联接天线的几何形状，同时第一部分的内部可以为任何适当的几何形状和形状。

Claims (19)

1.一种高频辐射线收发机装置，被配置为用于至少在300GHz和10THz之间的频率范围内的兆赫域中接收辐射线，所述装置包括：
光场源，被配置且可操作用于生成预定频率的输入光场；以及
基于光发射的电极布置，被配置为限定直接并入所述基于光发射的电极布置的天线结构，所述基于光发射的电极布置包括：光阴极电极和与所述光阴极电极间隔开的阳极电极，所述光阴极电极通过所述光阴极电极的至少一部分暴露于所述输入光场，用于响应于所述光场发射对应于所述频率范围中的某一频率的电子通量；天线供给端口，由所述基于光发射的电极布置限定，暴露于来自所述光阴极的至少一部分的所述电子通量；以及天线辐射电极部分，所述天线辐射电极部分连接至所述天线供给端口，从而使得响应于电子通量在所述天线供给端口入射而在所述天线辐射电极部分中生成电流，并且所述天线辐射电极部分暴露于外部辐射线并通过流经所述天线辐射电极部分的电流的可检测的变化来响应所述频率范围内某一频率的外部辐射信号，天线信号响应于检测到的所述电流的所述变化。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述光场源被配置为用于生成连续波模式或脉冲模式的光。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述光场源包括适于分别生成两个不同波长的两个光束的激光源，所述两个不同波长彼此相差预定拍频，由此导致所述光阴极中的光混频效应。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述激光源包括分布反馈DFB激光。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述光场源包括产生脉冲光场的脉冲模式激光，由此导致从所述光阴极生成所述电子通量的超短脉冲。
6.根据权利要求1或2所述的装置，适于检测接收到的信号，所述接收到的信号为通过所述天线辐射电极部分的电流的DC分量相比当所述天线辐射部分未接收到所述频率的外部辐射信号时可测量的参考电流的变化。
7.根据权利要求1或2所述的装置，适于接收对应于所述输入光场频率的IF谐波的信号。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述天线供给端口和所述天线辐射电极部分彼此之间的距离小于λ/10，λ为通过所述天线辐射部分发射/接收的辐射线频率范围的平均波长。
9.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述天线辐射部分被配置为电形联接天线。
10.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述天线结构具有以下配置中的一个：
(a)所述天线供给端口和所述天线辐射部分是相同电极的集成部分；
(b)所述天线辐射电极部分是所述光阴极的一部分；
(c)所述天线辐射电极部分是与所述光阴极间隔的所述阳极电极的一部分，其在所述光阴极和阳极之间限定用于电子自由空间传播的腔。
11.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述天线供给端口和所述天线辐射电极部分是相同电极的集成部分，所述天线辐射电极部分被配置为V形部分。
12.根据权利要求8所述的装置，其中所述天线结构被配置且可操作为单极天线结构。
13.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述天线结构包括与所述光阴极间隔的所述阳极电极，其在所述光阴极和阳极之间限定用于电子自由空间传播的腔，所述光阴极包括分别被配置为天线供给端口和天线辐射电极部分的第一和第二电极部分，并且所述阳极电极包括分别被配置为天线供给端口和天线辐射电极部分的第一和第二电极部分，从而使得所述光阴极和阳极电极中的一个的天线供给端口暴露于所述输入光场，用于将所述电子通量朝向所述光阴极和阳极电极中的另一个的天线供给端口发射。
14.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述天线辐射电极部分具有两个单独区域，其分别位于所述光阴极和与所述光阴极间隔的所述阳极电极中。
15.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述天线辐射电极部分的至少一个区域在空间上与所述天线供给端口分离，经过所述天线辐射电极部分的所述至少一个区域的电流被所述天线供给端口中的电流感应。
16.根据权利要求13所述的装置，其中所述天线辐射电极部分作为双极天线辐射部分操作。
17.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述天线结构包括与所述光阴极间隔的所述阳极电极，其在所述光阴极和阳极之间限定用于电子自由空间传播的腔，所述天线供给端口由所述光阴极的第一部分和所述阳极的第一部分限定，并且所述天线辐射电极部分由所述光阴极的第二部分和所述阳极的第二部分限定。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述光阴极的第一部分沿所述腔的轴线与所述阳极的第一部分对准。
19.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述天线结构包括与所述光阴极间隔的所述阳极电极，其在所述光阴极和阳极之间限定用于电子自由空间传播的腔，所述天线辐射电极部分与所述光阴极和阳极电极间隔，所述天线辐射电极部分中的电流被所述天线供给端口中的电流感应，所述天线供给端口是所述光阴极和阳极电极的一个中与所述天线辐射电极部分间隔的一部分。
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