RU2414688C1 - Terahertz radiation matrix receiver - Google Patents

Terahertz radiation matrix receiver Download PDF

Info

Publication number
RU2414688C1
RU2414688C1 RU2010111202/28A RU2010111202A RU2414688C1 RU 2414688 C1 RU2414688 C1 RU 2414688C1 RU 2010111202/28 A RU2010111202/28 A RU 2010111202/28A RU 2010111202 A RU2010111202 A RU 2010111202A RU 2414688 C1 RU2414688 C1 RU 2414688C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
matrix
cells
polarization
terahertz radiation
absorbing
Prior art date
Application number
RU2010111202/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Александрович Кузнецов (RU)
Сергей Александрович Кузнецов
Виктор Николаевич Федоринин (RU)
Виктор Николаевич Федоринин
Александр Витальевич Гельфанд (RU)
Александр Витальевич Гельфанд
Андрей Георгиевич Паулиш (RU)
Андрей Георгиевич Паулиш
Original Assignee
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный университет (НГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный университет (НГУ) filed Critical Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный университет (НГУ)
Priority to RU2010111202/28A priority Critical patent/RU2414688C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2414688C1 publication Critical patent/RU2414688C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: receiver has a matrix structure with Golay cells, each of which is a gas-filled chamber, one end of which is the entrance window of electromagnetic radiation and the opposite end is closed by a flexible membrane with reflective coating on the outer side, and there is an absorbing element inside the chamber. The absorbing element of the Golay cell is in form of an ultra-thin (at least 50 times smaller than the wavelength of the terahertz radiation) resonant absorbing layer which has a high-impedance surface which faces the entrance window of the cell. The matrix has cells with given optical characteristics of absorbing layers which are determined by the given topology of the high-impedance surfaces. ^ EFFECT: possibility of taking measurements in the terahertz region with spatial and polarisation resolution in single-spectrum and multi-spectrum modes. ^ 5 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к технике измерений, в частности, к измерению интенсивности электромагнитного излучения с пространственным и поляризационным разрешением.The invention relates to a measurement technique, in particular, to measuring the intensity of electromagnetic radiation with spatial and polarization resolution.

Уровень техникиState of the art

Расположенный на стыке хорошо освоенных инфракрасного и микроволнового диапазонов электромагнитного спектра диапазон терагерцовых частот (0.1-10 ТГц) интенсивно осваивается только сейчас. Это освоение стимулировано как вследствие расширения технологий примыкающих к нему диапазонов, так и благодаря специфическим особенностям терагерцового излучения, делающим его необычайно перспективным для фундаментальных и прикладных исследований.Located at the junction of the well-developed infrared and microwave ranges of the electromagnetic spectrum, the range of terahertz frequencies (0.1-10 THz) is being intensively mastered only now. This development is stimulated both as a result of the expansion of the technology of the ranges adjacent to it, and due to the specific features of terahertz radiation, which makes it extremely promising for basic and applied research.

Высокая проникающая способность терагерцового излучения в сравнении с инфракрасным и отсутствие ионизирующего воздействия в отличие от рентгеновских лучей делает терагерцовые волны перспективным для интроскопии объектов, включая неинвазивную медицинскую диагностику (выявление новообразований и патологий под кожей, стоматология, хирургия и др.) и системы безопасности (обнаружение скрытого под одеждой оружия, взрывчатки и др.). При этом малая величина длины волны терагерцового излучения (λ=3 мм - 30 мкм) в сравнении с СВЧ-диапазоном позволяет обеспечить значительно более высокое пространственное разрешение интроскопического изображения.The high penetrating ability of terahertz radiation in comparison with infrared and the absence of ionizing effect, unlike x-rays, makes terahertz waves promising for introscopy of objects, including non-invasive medical diagnostics (detection of neoplasms and pathologies under the skin, dentistry, surgery, etc.) and security systems (detection weapons hidden under clothing, explosives, etc.). Moreover, the small wavelength of terahertz radiation (λ = 3 mm - 30 μm) in comparison with the microwave range allows for a significantly higher spatial resolution of the introscopic image.

В настоящий момент в мире сложилась ситуация, когда источники терагерцового излучения в большей степени удовлетворяют практическим потребностям, чем приемники. Созданы мощные перестраиваемые терагерцовые генераторы, такие как лазеры на свободных электронах, гиротроны, лазеры на каскадных квантовых переходах. Эти источники позволяют освещать объекты исследования широкими пучками излучения, что для их регистрации требует использования двумерных матричных приемников.At present, a situation has developed in the world when terahertz radiation sources more satisfy practical needs than receivers. Powerful tunable terahertz oscillators, such as free-electron lasers, gyrotrons, and lasers based on cascade quantum transitions, have been created. These sources make it possible to illuminate the objects of research with wide beams of radiation, which requires the use of two-dimensional matrix receivers for their registration.

Высокая потребность в таких приемниках при решении задач терагерцовой радиометрии, интро- и рефлектоскопии на практике зачастую сталкивается с неразрешимыми трудностями, поскольку на настоящий момент отсутствуют терагерцовые матричные приемники, оптимально сочетающие критерии высокой чувствительности, быстродействия, крупноформатности, удобства эксплуатации и сравнительно низкой стоимости.The high demand for such receivers in solving the problems of terahertz radiometry, intro- and reflectoscopy in practice often encounters insoluble difficulties, since at the moment there are no terahertz matrix receivers that optimally combine the criteria of high sensitivity, speed, large format, ease of use and relatively low cost.

Известны определенные матричные приемники, которые имеют ряд существенных ограничений и недостатков.Certain matrix receivers are known that have a number of significant limitations and disadvantages.

Так, высокочувствительные матрицы фотоприемников на основе внутреннего фотоэффекта, использующиеся в космической астрономии, являются очень дорогими единичными устройствами, требующими охлаждения жидким гелием и специального обслуживания, что сильно усложняет эксперименты.Thus, highly sensitive photodetector arrays based on the internal photoelectric effect used in space astronomy are very expensive single devices that require liquid helium cooling and special maintenance, which greatly complicates the experiments.

Гетеродинные матричные детекторы на основе терагерцовых диодов Шоттки являются чрезвычайно дорогими и сложными, чтобы их можно было тиражировать хотя бы мелкосерийно. Из-за дороговизны каждого канала их число в существующих детекторах не превышает нескольких десятков.Heterodyne matrix detectors based on Schottky terahertz diodes are extremely expensive and complex to be able to replicate at least in small batches. Due to the high cost of each channel, their number in existing detectors does not exceed several tens.

Фактически единственными мелкосерийными крупноформатными (~10×10 см2) матричными приемниками терагерцового излучения в настоящее время являются термофлюоресцентные экраны, выпускаемые американской компанией Macken Instruments.In fact, the only small-scale large-format (~ 10 × 10 cm 2 ) matrix terahertz radiation detectors are currently thermofluorescence screens manufactured by the American company Macken Instruments.

Однако область применения таких экранов резко ограничена ввиду следующих недостатков: а) низкой чувствительности к излучению терагерцового диапазона; б) малого динамического диапазона (<20) и низкого временного разрешения (>1 сек); в) необходимости равномерной подсветки рабочего поля матрицы ультрафиолетовым излучением от внешнего источника.However, the scope of such screens is sharply limited due to the following disadvantages: a) low sensitivity to terahertz radiation; b) small dynamic range (<20) and low temporal resolution (> 1 sec); c) the need for uniform illumination of the working field of the matrix with ultraviolet radiation from an external source.

Качественно иной способ регистрации электромагнитного излучения используется в неохлаждаемых приемниках на основе микромеханических преобразователей (ММП). В последних энергия электромагнитной волны преобразуется в механическое перемещение микроструктурной конструкции - кантилевера или упругой мембраныA qualitatively different method of detecting electromagnetic radiation is used in uncooled receivers based on micromechanical converters (IMF). In the latter, the energy of an electromagnetic wave is converted into mechanical movement of a microstructural structure - a cantilever or an elastic membrane

К важной разновидности матричных приемников ММП-типа относятся приемники на основе оптоакустических преобразователей (ОАП).An important variety of MMP-type matrix receivers include receivers based on optoacoustic transducers (OAP).

Оптоакустический преобразователь [1] представляет собой полый цилиндр, заполненный газом, в котором один торец является поглотителем излучения, а противоположный торец представляет собой гибкую мембрану с зеркальным покрытием. Поглощение излучения приводит к нагреву поглотителя, а затем и газа, заполняющего преобразователь, который, расширяясь, деформирует мембрану. Деформация мембраны приводит к отклонению отраженного светового луча видимого диапазона, что регистрируется фотодетектором. ОАП имеет наибольшую чувствительность среди детекторов, работающих при комнатной температуре. На сегодняшний день одиночные ОАП являются фактически единственным доступным широкополосным детектором терагерцового излучения.The optoacoustic transducer [1] is a hollow cylinder filled with gas, in which one end is an absorber of radiation, and the opposite end is a flexible membrane with a mirror coating. The absorption of radiation leads to heating of the absorber, and then the gas filling the transducer, which, expanding, deforms the membrane. The deformation of the membrane leads to a deviation of the reflected light beam of the visible range, which is recorded by the photo detector. OAP has the highest sensitivity among detectors operating at room temperature. To date, single OAPs are virtually the only available broadband terahertz radiation detector.

Однако одиночный детектор не позволяет получать изображение в реальном времени, так как требует сложных и дорогостоящих систем сканирования, к тому же типичный размер входного окна традиционных ОАП составляет около 1 см, что делает проблематичным их использование для получения изображений с приемлемым разрешением.However, a single detector does not allow real-time image acquisition, since it requires complex and expensive scanning systems, and the typical input window size of traditional OAPs is about 1 cm, which makes it difficult to use them to obtain images with an acceptable resolution.

Указанные недостатки могут быть устранены созданием матричного приемника с ячейками на базе одиночных ОАП, размеры которых сопоставимы с характерной рабочей длиной волны.These shortcomings can be eliminated by creating a matrix receiver with cells based on single OAP, the dimensions of which are comparable to the characteristic operating wavelength.

Прототипом предлагаемому изобретению может служить матричный детектор инфракрасного излучения на основе ОАП - ячеек Голея [2], который представляет собой микроканальную пластину (МКП), при этом ячейка Голея представляет собой канал МКП, заполненный поглощающей средой, один торец которого закрыт приваренной пленкой, прозрачной для ИК-излучения, а противоположный закрыт гибкой мембраной.The prototype of the invention can serve as a matrix detector of infrared radiation based on OAP - Golei cells [2], which is a microchannel plate (MCP), while the Goley cell is a MCP channel filled with an absorbing medium, one end of which is closed by a welded film transparent to IR radiation, while the opposite is closed by a flexible membrane.

Указанный матричный детектор предназначен для регистрации инфракрасного излучения и не может регистрировать терагерцовое излучение.The specified matrix detector is designed to detect infrared radiation and cannot detect terahertz radiation.

Задача изобретения и технический эффектThe objective of the invention and technical effect

Задачей изобретения является создание нового типа селективного матричного приемника терагерцового излучения на основе матрицы оптоакустических преобразователей.The objective of the invention is to create a new type of selective matrix receiver of terahertz radiation based on a matrix of optoacoustic transducers.

Технический эффект: реализация возможности проведения в реальном времени измерений интенсивности электромагнитного излучения в терагерцовой области с пространственным разрешением как в односпектральном, так и в многоспектральном режимах, а также с поляризационным разрешением.Technical effect: realizing the possibility of real-time measurements of electromagnetic radiation intensity in the terahertz region with spatial resolution in both single-spectrum and multispectral modes, as well as with polarization resolution.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Поставленная задача решена тем, что в известном матричном приемнике излучения, основанном на матричной структуре из ячеек Голея, каждая из которых представляет собой заполненную газом камеру, один торец которой является входным окном для электромагнитного излучения, противоположный торец закрыт гибкой мембраной с зеркальным покрытием с внешней стороны, а внутри камеры размещен поглощающий элемент, поглощающий элемент ячейки Голея выполнен в виде ультратонкого (не менее, чем в 50 раз меньше длины волны терагерцового излучения) резонансного поглощающего слоя, содержащего высокоимпедансную поверхность, обращенную к входному окну ячейки, при этом матрица содержит ячейки с заданными оптическими характеристиками поглощающих слоев, обусловленными заданной топологией высокоимпедансных поверхностей.The problem is solved in that in the known matrix radiation detector based on a matrix structure of Golei cells, each of which is a chamber filled with gas, one end of which is an input window for electromagnetic radiation, the opposite end is closed by a flexible membrane with a mirror coating on the outside and an absorbing element is placed inside the chamber, the absorbing element of the Golei cell is made in the form of an ultra-thin (not less than 50 times less than the terahertz radiation wavelength) of the absorbing layer containing the high-impedance surface facing the input window of the cell, while the matrix contains cells with the given optical characteristics of the absorbing layers due to the given topology of the high-impedance surfaces.

Выполнение поглощающего элемента ячейки Голея в виде ультратонкого (не менее, чем в 50 раз меньше длины волны терагерцового излучения) резонансного поглощающего слоя, содержащего высокоимпедансную поверхность, обращенную к входному окну ячейки, связано с тем, что для реализации режима измерений в реальном времени с высокой чувствительностью поглощающий элемент должен обладать достаточно малой толщиной (низкой теплоемкостью) и близким к единице коэффициентом поглощения для терагерцового излучения.The implementation of the absorbing element of the Golay cell in the form of an ultrathin (not less than 50 times less wavelength of terahertz radiation) resonant absorbing layer containing a high-impedance surface facing the input window of the cell is due to the fact that for realizing the measurement mode in real time with high sensitivity, the absorbing element must have a sufficiently small thickness (low heat capacity) and an absorption coefficient close to unity for terahertz radiation.

Высокоимпедансные поверхности используются для эффективных экранов в СВЧ технике [4]. Использование высокоимпедансных поверхностей в качестве поглощающих элементов для терагерцового диапазона излучения из уровня техники не выявлено.High-impedance surfaces are used for effective screens in microwave technology [4]. The use of high-impedance surfaces as absorbing elements for the terahertz radiation range of the prior art has not been identified.

Для реализации односпектрального поляризационно-независимого режима матрица содержит ячейки с одинаковыми поглощающими слоями с изотропной (не чувствительной к направлению поляризации) топологией высокоимпедансной поверхности, имеющей резонанс для заданной длины волны терагерцового излучения.To implement a single-spectral polarization-independent mode, the matrix contains cells with the same absorbing layers with the isotropic (not sensitive to the direction of polarization) topology of the high-impedance surface having a resonance for a given wavelength of terahertz radiation.

Для достижения поляризационной чувствительности на заданной длине волны матричный приемник содержит не менее трех типов ячеек с поляризационно-зависимым коэффициентом поглощения поглощающих слоев.To achieve polarization sensitivity at a given wavelength, the matrix receiver contains at least three types of cells with a polarization-dependent absorption coefficient of the absorbing layers.

Для достижения многоспектральности матричный приемник содержит не менее 2 типов ячеек со спектрально-зависимым коэффициентом поглощения поглощающих слоев.To achieve multispectrality, the matrix receiver contains at least 2 types of cells with a spectrally dependent absorption coefficient of the absorbing layers.

Для достижения многоспектральности и поляризационной чувствительности, матричный приемник содержит не менее 1 типа ячеек со спектрально-зависимым коэффициентом поглощения и не менее 3 типов ячеек с поляризационно-зависимым коэффициентом поглощения поглощающих слоев.To achieve multispectrality and polarization sensitivity, the matrix receiver contains at least 1 type of cells with a spectrally dependent absorption coefficient and at least 3 types of cells with a polarization dependent absorption coefficient of the absorbing layers.

Описание изобретенияDescription of the invention

Описание изобретения поясняется фиг.1а, б и 2а, б, в.Description of the invention is illustrated figa, b and 2a, b, c.

На фиг.1а показана структура ячейки, где: 1 - камера ячейки, заполненная газом с низкой теплопроводностью. Газ находится при атмосферном давлении; 2 - входное окно, изготовленное из материала, прозрачного для терагерцового излучения (например, полиэтилен, полипропилен); 3 - поглощающий элемент, изготовленный из ультратонкого (не менее, чем в 50 раз меньше длины волны терагерцового излучения) резонансного поглощающего слоя (например, полиэтилен), содержащего высокоимпедансную поверхность 4, которая представляет собой топологический рисунок, выполненный в слое металла, обращенную к входному окну ячейки; 5 - гибкая мембрана, изготовленная из слоя полиимида и покрытая отражающим слоем 6 с внешней стороны ячейки.On figa shows the cell structure, where: 1 is the cell chamber filled with gas with low thermal conductivity. Gas is at atmospheric pressure; 2 - an input window made of a material transparent to terahertz radiation (for example, polyethylene, polypropylene); 3 - an absorbing element made of ultrathin (not less than 50 times less than the terahertz radiation wavelength) resonant absorption layer (for example, polyethylene) containing a high-impedance surface 4, which is a topological drawing made in a metal layer facing the input cell window; 5 - a flexible membrane made of a polyimide layer and coated with a reflective layer 6 on the outside of the cell.

Присоединение мембраны к матрице с отверстиями производится в атмосфере газа с низкой теплопроводностью с целью уменьшения теплоотвода от поглощающего элемента через газ.The membrane is connected to the matrix with holes in a gas atmosphere with low thermal conductivity in order to reduce heat removal from the absorbing element through the gas.

На фиг.1б показана структура детектора на основе матрицы ячеек.On figb shows the structure of the detector based on a matrix of cells.

Матричная конструкция ячеек 7, сформированная на входном окне 2, помещается в герметично замкнутый газовый объем детектора 8, с одной стороны ограниченный входным окном 2 (например, пластина полипропилена), с другой стороны - выходным окном 9, выполненным из стекла К8.The matrix design of the cells 7 formed on the inlet window 2 is placed in the hermetically sealed gas volume of the detector 8, on the one hand limited by the inlet window 2 (for example, a polypropylene plate), and on the other hand, by the outlet window 9 made of K8 glass.

Данная конструкция обеспечивает режим равенства внутреннего давления в ячейке и внутреннего давления в общей камере детектора при изменении давления и температуры окружающей среды. Терагерцовое излучение 8 попадает в приемник со стороны входного окна 2, а тестирующее излучение 9 видимого диапазона оптической системы считывания падает на поверхность мембраны через выходное окно 11.This design provides a mode of equality of internal pressure in the cell and internal pressure in the common chamber of the detector when the pressure and ambient temperature change. The terahertz radiation 8 enters the receiver from the side of the input window 2, and the test radiation 9 of the visible range of the optical reading system falls on the membrane surface through the output window 11.

Приемник работает следующим образом.The receiver operates as follows.

Терагерцовое излучение 10 проникает через входное окно 2 в камеру ячейки 1 и поглощается поглощающим элементом 3, что приводит к нагреву поглощающего элемента. Нагрев поглощающего элемента приводит к нагреву газа, заполняющего объем камеры, за счет теплопроводности газа. Нагрев газа приводит к увеличению давления внутри камеры ячейки, что, в свою очередь, приводит к деформации гибкой мембраны ячейки 5. Деформация мембраны приводит к отклонению светового луча 11, отраженного от отражающего слоя 6 мембраны 5. Отклонение светового луча регистрируется оптическим способом (поляризационно-дифференциальным способом).The terahertz radiation 10 penetrates through the input window 2 into the chamber of the cell 1 and is absorbed by the absorbing element 3, which leads to heating of the absorbing element. Heating of the absorbing element leads to heating of the gas filling the chamber volume due to the thermal conductivity of the gas. Gas heating leads to an increase in pressure inside the cell chamber, which, in turn, leads to deformation of the flexible membrane of cell 5. The deformation of the membrane leads to a deviation of the light beam 11 reflected from the reflective layer 6 of the membrane 5. The deviation of the light beam is detected optically (polarization differential way).

Изменение интенсивности отраженного луча пропорционально интенсивности поглощенного терагерцового излучения. Таким образом, с помощью данного матричного приемника пространственное распределение интенсивности терагерцового излучения преобразуется в пространственное распределение видимого света, которое регистрируется с помощью кремниевой ПЗС-матрицы.The change in the intensity of the reflected beam is proportional to the intensity of the absorbed terahertz radiation. Thus, using this matrix detector, the spatial distribution of the terahertz radiation intensity is converted to the spatial distribution of visible light, which is recorded using a silicon CCD matrix.

На фиг.2а, б, в, г показаны фрагменты матриц ячеек для реализации заявляемых режимов работы.On figa, b, c, d shows fragments of matrixes of cells for the implementation of the claimed operating modes.

Для реализации односпектрального поляризационно-независимого режима матрица содержит ячейки с одинаковыми поглощающими слоями с изотропной (не чувствительной к направлению поляризации) топологией высокоимпедансной поверхности, имеющей резонанс для заданной длины волны терагерцового излучения (фиг.2а).To implement a single-spectral polarization-independent mode, the matrix contains cells with the same absorbing layers with an isotropic (not sensitive to the direction of polarization) topology of a high-impedance surface having a resonance for a given wavelength of terahertz radiation (Fig.2a).

Для реализации многоспектрального поляризационно-независимого режима матрица содержит ячейки двух и более типов с поглощающими слоями с изотропной топологией высокоимпедансной поверхности, имеющих резонанс для различных длин волн терагерцового излучения (фиг.2б).To implement a multispectral polarization-independent regime, the matrix contains cells of two or more types with absorbing layers with an isotropic topology of a high-impedance surface having resonance for different wavelengths of terahertz radiation (Fig.2b).

Для реализации односпектрального и поляризационно-чувствительного режима матрица содержит ячейки трех типов с поглощающими слоями с анизотропной (чувствительной к направлению поляризации) топологией высокоимпедансной поверхности, имеющих резонанс для трех направлений вектора поляризации терагерцового излучения с заданной длиной волны, сдвинутых относительно друг друга на 45 градусов (фиг.2в).To implement a single-spectral and polarization-sensitive mode, the matrix contains cells of three types with absorbing layers with anisotropic (sensitive to the direction of polarization) topology of the high-impedance surface, having resonance for three directions of the polarization vector of terahertz radiation with a given wavelength, shifted by 45 degrees relative to each other ( figv).

Реализация многоспектрального и поляризационно-чувствительного режима осуществляется комбинацией в одной матрице ячеек с изотропной и анизотропной топологиями высокоимпедансной поверхности, имеющими резонанс для разных длин волн и направлений вектора поляризации терагерцового излучения (фиг.2г).The implementation of the multispectral and polarization-sensitive regime is carried out by combining in one matrix of cells with isotropic and anisotropic high-impedance surface topologies that have resonance for different wavelengths and directions of the polarization vector of terahertz radiation (Fig. 2d).

Обработка изображений для разных длин волн и изображений распределения поляризации осуществляется программным обеспечением оптической системы считывания.Image processing for different wavelengths and polarization distribution images is carried out by the optical reading system software.

Источники информацииInformation sources

1. M.J.E. Golay, Rev. Sci. Instrum. 1947, v.18, 357-362).1. M.J.E. Golay, Rev. Sci. Instrum. 1947, v. 18, 357-362).

2. Патент US №7045784 от 18.12.2003.2. US patent No. 7045784 from 12/18/2003.

3. Патент RU №2379800 от 25.07.2007.3. Patent RU No. 2379800 of 07.25.2007.

4. K.P.Симовский, А.А.Сочава, И.В.Мельчакова «Поверхность с высоким импедансом и стабильным низкочастотным резонансом». Радиотехника и электроника. 2008. Том 53. №5, с.527-536.4. K.P. Simovsky, A. A. Sochava, I. V. Melchakova “A surface with high impedance and stable low-frequency resonance”. Radio engineering and electronics. 2008. Volume 53. No. 5, p. 527-536.

Claims (5)

1. Матричный приемник терагерцового излучения, основанный на матричной структуре из ячеек Голея, каждая из которых представляет собой заполненную газом камеру, один торец которой является входным окном для электромагнитного излучения, противоположный торец закрыт гибкой мембраной с зеркальным покрытием с внешней стороны, а внутри полости размещен поглощающий элемент, отличающийся тем, что поглощающий элемент ячейки Голея выполнен в виде ультратонкого (не менее чем в 50 раз меньше длины волны терагерцового излучения) резонансного поглощающего слоя, содержащего высокоимпедансную поверхность, обращенную к входному окну ячейки, при этом матрица содержит ячейки с заданными оптическими характеристиками поглощающих слоев, обусловленными различием топологий высокоимпедансных поверхностей.1. A matrix detector of terahertz radiation, based on a matrix structure of Golei cells, each of which is a gas-filled chamber, one end of which is an input window for electromagnetic radiation, the opposite end is closed by a flexible membrane with a mirror coating on the outside, and placed inside the cavity absorbing element, characterized in that the absorbing element of the Golay cell is made in the form of an ultrathin (not less than 50 times less than the wavelength of terahertz radiation) resonant absorption a layer containing a high impedance surface facing the input window of the cell, and the matrix contains cells with specified optical characteristics of the absorbing layers due to the difference in topology of the high impedance surfaces. 2. Матричный приемник по п.1, отличающийся тем, что для реализации односпектрального поляризационно-независимого режима матрица содержит ячейки с одинаковыми поглощающими слоями с изотропной топологией высокоимпедансной поверхности, имеющей резонанс для заданной длины волны терагерцового излучения.2. The matrix receiver according to claim 1, characterized in that for the implementation of a single-spectrum polarization-independent mode, the matrix contains cells with the same absorbing layers with an isotropic topology of a high-impedance surface having a resonance for a given wavelength of terahertz radiation. 3. Матричный приемник по п.1, отличающийся тем, что для достижения поляризационной чувствительности на заданной длине волны он содержит не менее трех типов ячеек с поляризационно-зависимым коэффициентом поглощения поглощающих слоев.3. The matrix receiver according to claim 1, characterized in that in order to achieve polarization sensitivity at a given wavelength, it contains at least three types of cells with a polarization-dependent absorption coefficient of the absorbing layers. 4. Матричный приемник по п.1, отличающийся тем, что, для достижения многоспектральности, он содержит не менее 2 типов ячеек со спектрально-зависимым коэффициентом поглощения поглощающих слоев.4. The matrix receiver according to claim 1, characterized in that, to achieve multispectrality, it contains at least 2 types of cells with a spectrally dependent absorption coefficient of the absorbing layers. 5. Матричный приемник по п.1, отличающийся тем, что, для достижения многоспектральности и поляризационной чувствительности, он содержит не менее 1 типа ячеек со спектрально-зависимым коэффициентом поглощения и не менее 3 типов ячеек с поляризационно-зависимым коэффициентом поглощения поглощающих слоев. 5. The matrix receiver according to claim 1, characterized in that, to achieve multispectrality and polarization sensitivity, it contains at least 1 type of cells with a spectrally dependent absorption coefficient and at least 3 types of cells with a polarization dependent absorption coefficient of the absorbing layers.
RU2010111202/28A 2010-03-23 2010-03-23 Terahertz radiation matrix receiver RU2414688C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010111202/28A RU2414688C1 (en) 2010-03-23 2010-03-23 Terahertz radiation matrix receiver

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010111202/28A RU2414688C1 (en) 2010-03-23 2010-03-23 Terahertz radiation matrix receiver

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2414688C1 true RU2414688C1 (en) 2011-03-20

Family

ID=44053777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010111202/28A RU2414688C1 (en) 2010-03-23 2010-03-23 Terahertz radiation matrix receiver

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2414688C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2482527C2 (en) * 2011-08-24 2013-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) Array sensor of terahertz radiation (versions)
RU2561338C1 (en) * 2014-06-16 2015-08-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) Infrared radiation visualisation device
RU2746095C1 (en) * 2020-06-26 2021-04-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) Infrared and thz radiation optical acoustic receiver
RU2764397C1 (en) * 2020-10-05 2022-01-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) Matrix converter

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2482527C2 (en) * 2011-08-24 2013-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) Array sensor of terahertz radiation (versions)
RU2561338C1 (en) * 2014-06-16 2015-08-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) Infrared radiation visualisation device
RU2746095C1 (en) * 2020-06-26 2021-04-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) Infrared and thz radiation optical acoustic receiver
RU2764397C1 (en) * 2020-10-05 2022-01-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) Matrix converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9759689B2 (en) Real-time detection and imaging of terahertz pulse radiation by using photoacoustic conversion
CN103453993B (en) Active hyperspectral imaging system and method based on sparse aperture compression calculation correlation
US8785852B2 (en) Terahertz imaging device with improved thermal converter
Endo et al. Wideband on-chip terahertz spectrometer based on a superconducting filterbank
US8450690B2 (en) Thermal imager using metamaterials
JP6479803B2 (en) System and method for high contrast near real time acquisition of terahertz images
CN106053433B (en) Laser-induced spectral analysis method and apparatus are perceived based on light modulation compression dimensionality reduction
Mahashabde et al. A frequency selective surface based focal plane receiver for the OLIMPO balloon-borne telescope
RU2414688C1 (en) Terahertz radiation matrix receiver
Heinz et al. Passive submillimeter-wave stand-off video camera for security applications
Timofeev et al. Optical and electrical characterization of a large kinetic inductance bolometer focal plane array
Bilgin et al. A MEMS-based terahertz detector with metamaterial-based absorber and optical interferometric readout
Heinz et al. Progress report on Safe VISITOR: approaching a practical instrument for terahertz security screening
Oda Technology trend in real-time, uncooled image sensors for sub-THz and THz wave detection
RU2482527C2 (en) Array sensor of terahertz radiation (versions)
Dengler et al. Passive and active imaging of humans for contraband detection at 640 GHz
Simoens et al. Terahertz imaging with a quantum cascade laser and amorphous-silicon microbolometer array
Xu et al. A Dual-Band Terahertz Focal Plane Array For Material Composition Identification by Spectral Imaging
Zhou et al. A uncooled multi-band metamaterial detector focal plane array for real-time multi-spectral terahertz wave sensing and imaging
Takatori et al. Calibration of detector time constant with a thermal source for the POLARBEAR-2A CMB polarization experiment
Bretz et al. The design of a second harmonic tangential array interferometer for C-Mod
Hosako et al. Real-time Terahertz Camera system; it's technology and applications
Rowe Passive terahertz imaging with lumped element kinetic inductance detectors
Alves et al. MEMS THz sensors using metasurface structures
Pimental Metasurface-based MEMS THz-to-IR focal plane array