探测频段可调的太赫兹探测装置及制造方法、成像设备

摘要

本发明提供了一种探测频段可调的太赫兹探测装置及制造方法、太赫兹成像设备，可以应用于太赫兹检测技术领域。该探测频段可调的太赫兹探测装置，包括：衬底基板，具有相对设置的第一表面和第二表面；检测器，设置在衬底基板的第一表面，用于检测第一频段范围的太赫兹信号；可调谐滤波器，设置在衬底基板的第二表面，用于对第一频段范围的太赫兹信号进行滤波，使检测器检测到第二频段范围的太赫兹信号，第二频段范围通过加载在可调谐滤波器的偏置电压进行调节，以使第二频段范围在第一频段范围内变化。能够解决在增加太赫兹探测频段的情况下，不增加检测器数量，保证检测的可靠性，同时节约硬件成本。

权利要求

1.一种探测频段可调的太赫兹探测装置，其特征在于，包括：衬底基板，具有相对设置的第一表面和第二表面；

检测器，设置在所述衬底基板的第一表面，用于检测第一频段范围的太赫兹信号；

可调谐滤波器，设置在所述衬底基板的第二表面，用于对所述第一频段范围的太赫兹信号进行滤波，使所述检测器检测到第二频段范围的太赫兹信号，所述第二频段范围通过加载在所述可调谐滤波器的偏置电压进行调节，以使所述第二频段范围在所述第一频段范围内变化，其中，所述可调谐滤波器包括：电极，用于加载所述偏置电压；

滤波单元，包括与所述电极电连接的多个双开口环形件，所述多个双开口环形件形成多个串联阵列，所述多个串联阵列通过并联的方式与所述电极连接。

2.根据权利要求1所述的太赫兹探测装置，其特征在于，每一个所述双开口环形件的两个开口相对设置，所述两个开口所在方向与所述电极长度方向平行。

3.根据权利要求1所述的太赫兹探测装置，其特征在于，制造所述电极的材料包括金属材料，制造所述滤波单元的材料包括超导材料。

4.根据权利要求1所述的太赫兹探测装置，其特征在于，所述检测器包括敏感单元和检测天线，其中，通过调整所述检测天线的尺寸以调节所述第一频段范围。

5.根据权利要求4所述的太赫兹探测装置，其特征在于，制造所述敏感单元的材料包括超导材料，制造所述检测天线的材料包括金属材料。

6.根据权利要求5所述的太赫兹探测装置，其特征在于，制造所述检测天线的材料包括铌、氮化铌。

7.根据权利要求4所述的太赫兹探测装置，其特征在于，所述检测天线包括对数螺旋天线、对数周期天线、碟形天线、双缝天线中的一种。

8.根据权利要求1所述的太赫兹探测装置，其特征在于，还包括偏置电路，用于调节加载在所述可调谐滤波器上的偏置电压。

9.一种太赫兹成像设备，其特征在于，包括：透镜，用于对太赫兹信号进行聚焦；

如权利要求1至8中任一项所述的太赫兹探测装置；

密闭制冷设备，用于安装所述太赫兹探测装置；以及处理器，用于处理所述太赫兹探测装置接收的太赫兹信号，以生成探测图像。

10.一种太赫兹探测装置的制造方法，其特征在于，包括：形成衬底基板，所述衬底基板具有相对设置的第一表面和第二表面；

在所述衬底基板的第一表面形成检测器，所述检测器用于检测第一频段范围的太赫兹信号；

在所述衬底基板的第二表面形成可调谐滤波器，所述可调谐滤波器用于对所述第一频段范围的太赫兹信号进行滤波，使所述检测器检测到第二频段范围的太赫兹信号，所述第二频段范围通过加载在所述可调谐滤波器的偏置电压进行调节，以使所述第二频段范围在所述第一频段范围内变化，

形成所述可调谐滤波器包括：

形成电极，用于加载所述偏置电压；

形成滤波单元，包括形成与所述电极电连接的多个双开口环形件，所述多个双开口环形件形成多个串联阵列，所述多个串联阵列通过并联的方式与所述电极连接。

11.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，所述在所述衬底基板的第一表面形成检测器包括：

在所述衬底基板的第一表面形成第一薄膜层；

在所述第一薄膜层上形成超导薄膜层；

对所述超导薄膜层进行微加工，形成所述检测器。

12.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，所述对所述超导薄膜层进行微加工，形成所述检测器包括：

在所述衬底基板的第一表面光刻出检测器的检测天线的图形；

在所述衬底基板的第一表面生长金薄膜，通过剥离工艺制备所述检测天线的结构；

采用套刻工艺在所述检测天线的馈点之间光刻出微桥图形；

对所述超导薄膜层进行刻蚀，制备出超导薄膜微桥；

采用套刻工艺在所述超导薄膜微桥的两侧光刻出刻蚀窗口图形；

对所述第一薄膜层进行刻蚀，以使所述衬底基板露出；

对露出的所述衬底基板进行横向刻蚀，制备出悬浮桥结构。

13.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，所述在所述衬底基板的第二表面形成可调谐滤波器包括：

在衬底基板的第二表面形成超导薄膜层；

在所述衬底基板的第二表面光刻出所述可调谐滤波器的滤波单元的结构图形；

对暴露的所述超导薄膜层进行刻蚀，制备出所述滤波单元；

光刻出可调谐滤波器的电极图形；

通过磁控溅射长金工艺以及剥离工艺制备出所述电极。

说明书

探测频段可调的太赫兹探测装置及制造方法、成像设备

技术领域

[0001] 本发明涉及太赫兹检测技术领域，更具体地涉及一种探测频段可调的太赫兹探测装置及制造方法、太赫兹成像设备。

背景技术

[0002] 太赫兹波或太赫兹信号是指振荡频率在0.1THz至10THz之间的电磁波，该类电磁波具有穿透性好，单光子能量低、光谱信息丰富等特点，在安检成像、光谱探测、信息通讯等
领域具有重要的应用价值。

[0003] 相关技术中，在采用太赫兹技术进行检测过程中，一般采用单频段进行检测，采用单频段进行检测时，只能获取待测物体的强度信息，无法获取频率信息，无法对危险物品进
行分类，在不同的环境下适应性较差。也有采用多频进行检测的方案，其主要采用的是布置
多个检测频率不同的检测器，实现多频检测的目的，但是在该方案中，随着探测频段的增
加，检测器的数目也会成倍的增加，极大增加系统硬件成本，最终导致系统复杂性增加，可
靠性下降。

发明内容

[0004] 鉴于上述问题，本发明提供了探测频段可调的太赫兹探测装置及制造方法、太赫兹成像设备可以有效解决现有技术中存在的上述问题和缺陷。

[0005] 根据本发明的第一个方面提供了一种探测频段可调的太赫兹探测装置，其包括但不限于：衬底基板，具有相对设置的第一表面和第二表面；检测器，设置在所述衬底基板的
第一表面，用于检测第一频段范围的太赫兹信号；可调谐滤波器，设置在所述衬底基板的第
二表面，用于对所述第一频段范围的太赫兹信号进行滤波，使所述检测器检测到第二频段
范围的太赫兹信号，所述第二频段范围通过加载在所述可调谐滤波器的偏置电压进行调
节，以使所述第二频段范围在所述第一频段范围内变化。

[0006] 在本发明的一些实施例中，所述可调谐滤波器包括：电极，用于加载所述偏置电压；滤波单元，包括与所述电极电连接的多个双开口环形件，所述多个双开口环形件形成多
个串联阵列，所述多个串联阵列通过并联的方式与所述电极连接。

[0007] 在本发明的一些实施例中，每一个所述双开口环形件的两个开口相对设置，所述两个开口所在方向与所述电极长度方向平行。

[0008] 在本发明的一些实施例中，制造所述电极的材料包括金属材料，制造所述滤波单元的材料包括超导材料。

[0009] 在本发明的一些实施例中，所述检测器包括敏感单元和检测天线，其中，通过调整所述检测天线的尺寸以调节所述第一频段范围。

[0010] 在本发明的一些实施例中，制造所述敏感单元的材料包括超导材料，制造所述检测天线的材料包括金属材料。

[0011] 在本发明的一些实施例中，制造所述检测天线的材料包括铌、氮化铌。

[0012] 在本发明的一些实施例中，所述检测天线包括对数螺旋天线、对数周期天线、碟形天线、双缝天线中的一种。

[0013] 在本发明的一些实施例中，所述的太赫兹探测装置还包括偏置电路，用于调节加载在所述可调谐滤波器上的偏置电压。

[0014] 本发明实施例的第二方面提供了一种太赫兹成像设备，包括但不限于：透镜，用于对太赫兹信号进行聚焦；如上文所述的太赫兹探测装置；密闭制冷设备，用于安装所述太赫
兹探测装置；以及处理器，用于处理所述太赫兹探测装置接收的太赫兹信号，以生成探测图
像。

[0015] 本发明实施例的第三方面提供了一种太赫兹探测装置的制造方法，该方法包括但不限于：形成衬底基板，所述衬底基板具有相对设置的第一表面和第二表面；在所述衬底基
板的第一表面形成检测器，所述检测器用于检测第一频段范围的太赫兹信号；在所述衬底
基板的第二表面形成可调谐滤波器，所述可调谐滤波器用于对所述第一频段范围的太赫兹
信号进行滤波，使所述检测器检测到第二频段范围的太赫兹信号，所述第二频段范围通过
加载在所述可调谐滤波器的偏置电压进行调节，以使所述第二频段范围在所述第一频段范
围内变化。

[0016] 在本发明的一些实施例中，所述在所述衬底基板的第一表面形成检测器包括：在所述衬底基板的第一表面形成第一薄膜层；在所述第一薄膜层上形成超导薄膜层；对所述
超导薄膜层进行微加工，形成所述检测器。

[0017] 在本发明的一些实施例中，所述对所述超导薄膜层进行微加工，形成所述检测器包括：在所述衬底基板的第一表面光刻出检测器的检测天线的图形；在所述衬底基板的第
一表面生长金薄膜，通过剥离工艺制备所述检测天线的结构；采用套刻工艺在所述检测天
线的馈点之间光刻出微桥图形；对所述超导薄膜层进行刻蚀，制备出超导薄膜微桥；采用套
刻工艺在所述超导薄膜微桥的两侧光刻出刻蚀窗口图形；对所述第一薄膜层进行刻蚀，以
使所述衬底基板露出；对露出的所述衬底基板进行横向刻蚀，制备出悬浮桥结构。

[0018] 在本发明的一些实施例中，所述在所述衬底基板的第二表面形成可调谐滤波器包括：在衬底基板的第二表面形成超导薄膜层；在所述衬底基板的第二表面光刻出所述可调
谐滤波器的滤波单元的结构图形；对暴露的所述超导薄膜层进行刻蚀，制备出所述滤波单
元；光刻出可调谐滤波器的电极图形；通过磁控溅射长金工艺以及剥离工艺制备出所述电
极。

[0019] 根据本发明的实施例，通过在衬底基板的第二表面设置可调谐滤波器，并通过调节加载在可调谐滤波器的偏置电压对第二频段进行调节，至少能够解决在增加太赫兹探测
频段的情况下，不增加检测器数量，保证检测系统的可靠性，同时节约硬件成本。

附图说明

[0020] 通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述内容以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

[0021] 图1示意性示出了根据本发明实施例的太赫兹探测装置的侧面剖视图；

[0022] 图2A示意性示出了根据本发明实施例的太赫兹探测装置的第一表面的检测器的结构示意图；

[0023] 图2B示意性示出了根据本发明实施例的太赫兹探测装置的第二表面的可调谐滤波器的结构示意图；

[0024] 图3A示意性示出了根据本发明实施例的太赫兹探测装置的透射频率与透射率的关系曲线示意图；

[0025] 图3B示意性示出了根据本发明实施例的太赫兹探测装置的中心频率与偏置电压的关系曲线示意图；

[0026] 图4示意性示出了根据本发明实施例的太赫兹成像设备的结构示意图；

[0027] 图5示意性示出了根据本发明实施例的太赫兹探测装置的制造方法的流程图。

具体实施方式

[0028] 以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细
节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细
节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免
不必要地混淆本发明的概念。

[0029] 在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在
或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

[0030] 在此使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的
含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

[0031] 本发明的实施例提供了一种探测频段可调的太赫兹探测装置，该探测装置包括衬底基板，具有相对设置的第一表面和第二表面；检测器，设置在衬底基板的第一表面，用于
检测第一频段范围的太赫兹信号；可调谐滤波器，设置在衬底基板的第二表面，用于对第一
频段范围的太赫兹信号进行滤波，使检测器检测到第二频段范围的太赫兹信号，第二频段
范围通过加载在可调谐滤波器的偏置电压进行调节，以使第二频段范围在第一频段范围内
变化。

[0032] 根据本发明的实施例，通过在衬底基板的第二表面设置可调谐滤波器，并通过调节加载在可调谐滤波器的偏置电压对第二频段进行调节，至少能够解决在增加太赫兹探测
频段的情况下，不增加检测器数量，保证检测系统的可靠性，同时节约硬件成本。

[0033] 图1示意性示出了根据本发明实施例的太赫兹探测装置的侧面剖视图。图2A示意性示出了根据本发明实施例的太赫兹探测装置的第一表面的检测器的结构示意图。图2B示
意性示出了根据本发明实施例的太赫兹探测装置的第二表面的可调谐滤波器的结构示意
图。

[0034] 下面结合图1、图2A和图2B对本发明实施例的太赫兹探测装置进行详细的说明。

[0035] 如图1所示，本发明实施例的探测频段可调的太赫兹探测装置包括衬底基板10、检测器20以及可调谐滤波器30。

[0036] 衬底基板10例如可以是高阻硅材料。衬底基板10具有相对设置的第一表面和第二表面。例如，第一表面是图1中朝向上侧的表面，第二表面是图1中朝向下侧的表面。

[0037] 检测器20可以设置多个，形成检测器阵列，检测器20设置在衬底基板10的第一表面。检测器20用于检测第一频段范围的太赫兹信号。其中，第一频段范围是该检测器20能够
检测的最大范围的太赫兹信号的频段范围，即工作频段。第一频段范围与检测器20的天线
有关，可以通过改变检测器20的检测天线的尺寸来调节检测器20的工作频段。

[0038] 可调谐滤波器30设置在衬底基板10的第二表面，如图1所示，在朝向衬底基板10的下侧的位置。可调谐滤波器30用于对第一频段范围的太赫兹信号进行滤波，使检测器20检
测到第二频段范围的太赫兹信号，第二频段范围通过加载在可调谐滤波器30的偏置电压进
行调节，以使第二频段范围在第一频段范围内变化。

[0039] 例如，通过调节加载在可调谐滤波器的偏置电压实现对某一频段范围的入射波具有非常高的传输系数，对某一频段的入射波实现99%的透过率，而对该频段范围以外的入射
波的传输系数较低，从而实现调整滤波范围。此外，随着偏置电压的变化，其对入射波的透
过率随着频段范围的变化而发生变化。由此，在实际需要的频段范围内，通过加载合适的偏
置电压，实现对特定频段范围的入射波进行过滤的效果，最终实现对入射波进行滤波的效
果。

[0040] 在本发明的实施例中，第二频段范围是小于第一频段范围的，第一频段范围在检测器的检测天线设定好后，不能进行调整。即设置好的检测器只能对第一频段范围的太赫
兹波信号进行检测，若要检测其他的与第一频段范围不同的太赫兹波信号，需要设置新的
检测器。在本实施例中，在检测器的检测天线设定完成后，通过在衬底基板的第二表面设置
可调谐滤波器，对第二频段的太赫兹波信号进行调节，以满足检测器对不同频段的太赫兹
波信号检测的需要。通过可调谐滤波器的第二频段的太赫兹波信号可以根据实际需要进行
调整，太赫兹波信号首先经过滤波器进行滤波，经过滤波器后的太赫兹信号为第二频段的
太赫兹波信号，此时通过检测器对该第二频段范围的太赫兹波信号接收。

[0041] 图2A是根据本发明实施例的太赫兹探测装置的第一表面的检测器的结构示意图。如图2A所示，在衬底基板10的第一表面形成由检测器20形成的阵列。检测器20包括敏感单
元21和检测天线22。通过调整检测天线22的尺寸以调节第一频段范围，即调节检测器20的
工作频段范围。

[0042] 在本发明的实施例中，检测天线22包括对数螺旋天线、对数周期天线、碟形天线、双缝天线中的一种。例如图2A所示，检测天线22设置为对数螺旋天线。在其他的可选实施例
中，检测天线22可以根据实际的需求设置成不同的形状。

[0043] 在本发明的实施例中，制造敏感单元21的材料包括超导材料，制造检测天线的材料包括金属材料。例如，检测天线的金属材料或敏感单元的超导材料可以是铌、氮化铌、铌
锆合金、铌钛合金中的一种或多种。

[0044] 图2B是本发明实施例的太赫兹探测装置的第二表面的可调谐滤波器30的结构示意图。如图2B所示，可调谐滤波器30包括电极31以及滤波单元32。电极31用于加载偏置电
压，其分别设置在可调谐滤波器的两端，电极31呈板状，可以具有电容的效果。滤波单元32
设置在两个电极31之间的区域。通过控制加载在电极31上的偏置电压实现对滤波单元32的
滤波频段的控制，实现调节可调谐滤波器30的第二频段的太赫兹信号。

[0045] 在本发明的实施例中，如图2B所示，滤波单元32包括多个双开口环形件321，双开口环形件321与电极31电连接。双开口环形件321通过串联形成串联阵列M。例如，每一个串
联阵列M上串联有3个双开口环形件321，串联阵列M的两端分别与电极31电连接。形成的多
个串联阵列M通过并联的方式与电极31连接，例如，如图2B所示，三个串联阵列M分别与电极
31并联形成滤波单元32。

[0046] 在本发明的实施例中，每一个双开口环形件321形成为一个LC振荡电路，能产生大小和方向都作周期性变化的振荡电流，双开口环形件321的两端连接电极，LC振荡电路的两
端加载的电压的变化能够引起其谐振频率的改变，进一步改变滤波单元可以通过的太赫兹
信号的频段范围。因此，通过调节电极两端的偏置电压实现调节滤波单元通过的第二频段
的太赫兹信号，进一步实现本发明的频段范围可调的效果。通过设置双开口环形件，可以更
好的调节通过的第二频段的太赫兹信号的范围，同时通过采用偏置电压的调节方式，更加
灵活和快速。

[0047] 在本发明的实施例中，串联多个双开口环形件，同时将多个串联的双开口环形件321进行并联形成阵列，可以增加滤波单元的面积，对较大面积范围的太赫兹信号的频段进
行选择通过。在其他的可选实施例中，串联的双开口环形件以及并联的双开口环形件的数
量可以根据实际的需要进行设定，以满足不同面积大小的滤波要求。

[0048] 在本发明的实施例中，每一个双开口环形件321均具有相对设置的两个开口，如图2B所示，双开口环形件321包括朝向图中下侧设置的第一开口3211以及朝向图中上侧设置
的第二开口3212。两个开口的中点连线的所在的方向与电极31长度方向平行，即第一开口
3211与第二开口3212之间的连接线与电极31长度方向平行。

[0049] 在本发明的实施例中，制造电极31的材料包括金属材料，制造滤波单元32的材料包括超导材料。

[0050] 例如，滤波单元32通过在衬底基板上形成一层超导薄膜，通过光刻机进行微加工，从而制备出滤波单元32的结构。相比于普通的常温导体材料，超导体对太赫兹信号的欧姆
损耗更低，因而基于超导材料的滤波器可以在其通频带取得更高的透射率，这对于检测器
探测弱信号使用很重要。

[0051] 在本发明的实施例中，制造电极31的金属材料可以是金等。

[0052] 在本发明的实施例中，太赫兹探测装置还包括偏置电路，用于调节加载在可调谐滤波器上的偏置电压。例如，偏置电路与可调谐滤波器的电极连接，通过控制偏置电路的电
压，从而使可调谐滤波器通过不同频段的太赫兹信号，实现可调谐滤波的目的。

[0053] 根据本发明的实施例，通过在衬底基板的第二表面设置可调谐滤波器，并通过调节加载在可调谐滤波器的偏置电压对第二频段进行调节，至少能够解决在增加太赫兹探测
频段的情况下，不增加检测器数量，保证检测系统的可靠性，同时节约硬件成本。

[0054] 图3A示意性示出了根据本发明实施例的太赫兹探测装置的透射频率与透射率的关系曲线示意图。图3B示意性示出了根据本发明实施例的太赫兹探测装置的中心频率与偏
置电压的关系曲线示意图。

[0055] 在本发明的实施例中，可调谐滤波器30的透射频率（即，使第二频段范围的太赫兹信号被检测器检测到）可以通过改变加载在可调谐滤波器30两端的偏置电压来调节。

[0056] 可调谐滤波器30供电采用恒压供电模式，电压的幅度为伏特量级。当可调谐滤波器30的偏置电压为0时，其透射频率中心频率为f0，如图3B所示，随着偏置电压的升高，其中
心频率f0逐渐降低，这样便可以通过偏置电压的调节从而实现透射谱的改变。

[0057] 例如，如图3A和图3B所示，可调谐波器30可以通过太赫兹时域光谱仪对其进行表征，通过改变偏置电压逐步对透射频率进行测试便可以得到偏置电压与透射频率的对应关
系曲线。图3A中为三个偏置电压下的三条透射谱曲线示意图，随着偏置电压的从V0升高至
V2，透射频率逐步左移。图3B中为可调谐滤波器30的透射频率的中心频率与偏置电压的关
系曲线示意图。

[0058] 在实际检测过程中，若要对待测物品进行频谱测试，可以通过采用逐步改变可调滤波器30的偏置电压记录相应的检测器20输出的信号强度来实现。可调滤波器30所用的偏
置电路以及检测器20信号的测试设备（如锁相放大器、数据采集卡）通过数据连接线与处理
器相连，通过利用仪器控制软件（如labview、matlab等）编写的扫描测试程序进行自动化扫
描以及数据处理便可以得到物品的频谱图。需要注意的是可调谐滤波器30在不同偏置电压
下的透射率有所差异，并且检测器20对不同频率信号的响应也有所差异，因此实际频谱测
试之前需要利用黑体辐射源测试出检测器装置的频谱响应曲线，将该曲线用于与实际待测
物品的频谱响应曲线进行校准以便准确得到待测物品的频谱。

[0059] 根据本发明的实施例，采用上述结构的太赫兹探测装置，可以根据实际的需要实时调整其探测频段，提高检测器的探测效果。此外该结构集成度高、对信号的传输损耗低，
可以增强系统的信噪比。除了能给出强度信息外，还能根据需要进行扫描操作获得待测物
品的频谱信息，实现物质识别功能。

[0060] 在本发明的实施例中，检测器与可调谐滤波器所用材料相同，并且集成在同一块衬底基板上，相比检测器与可调谐滤波器分立结构传输损耗更低，并且，集成度高，易于加
工。超导超材料可调谐滤波器相比于正常导体超材料滤波器欧姆损耗更小，因而透射率更
高。并且通过调节偏置电压进行调节，方法简单容易操作。

[0061] 本发明实施例另一方面提供了一种太赫兹成像设备，图4示意性示出了根据本发明实施例的太赫兹成像设备的结构示意图。

[0062] 下面结合图4对本发明实施例的太赫兹成像设备进行详细描述。如图4所示，该太赫兹成像设备400包括上文所述的太赫兹探测装置（由衬底基板10、检测器20以及可调谐滤
波器30构成）、偏置电路40、处理器50、密闭制冷设备60以及透镜70。

[0063] 其中，偏置电路40与太赫兹探测装置的可调谐滤波器30电连接。例如是电压可调的直流电源，用以改变可调谐滤波器30电极两端的电压，从而调节可调谐滤波器3的透射频
率，使特定的太赫兹信号通过该可调谐滤波器30。

[0064] 处理器50用于处理太赫兹探测装置接收的太赫兹信号，以生成探测图像。例如，处理器50与太赫兹探测装置中的检测器20连接。其中处理器50中包括有一个自制的低噪声偏
置读出电路。该偏置读出电路用于为检测器20提供合适的工作电压并将其电流响应信号转
换为电压信号并进行放大，放大后的相应信号传输至数据采集卡或者锁相放大器，这样便
完成了微弱信号的检测。在本发明的实施例中，偏置读出电路一方面用于将器件偏置到合
适的工作点，使得器件具备很高的灵敏度，另一方面是将检测器20因为接受外部微弱信号
变化所引起的电阻变化读取出来。该类型检测器使用恒压偏置工作模式，通过电热负反馈
使得其在偏置点工作稳定。电路读取的是检测器的电流信号，该信号通过取样电阻以及放
大电路放大后便可传送至锁相放大器或者数据采集卡，通过进行后续的处理便可以精确的
计算出入射的信号强度。

[0065] 本实施例的太赫兹探测装置的检测器20以及可调谐滤波器器30采用了超导材料制造，需要在特定的低温下保持超导材料的超导性质。因此通过将太赫兹探测装置设置在
密封性好的密闭制冷设备60内，一方面满足太赫兹探测器的工作温度的需要，同时也保证
制冷机对高真空度的需求。密闭制冷设备60的工作温度设置在4k附近。密闭制冷设备60设
置有窗口61，用于使太赫兹波信号传输到设置在密闭制冷设备60内的太赫兹探测装置。窗
口61对太赫兹信号具有较好的透过性，例如制成窗口61的材料可以是HDPE（高密度聚乙烯）
或者TPX（聚4‑甲基戊烯‑1）树脂等材料。由于太赫兹探测装置对红外信号也有比较好的响
应，为了避免外界红外信号对待测太赫兹信号的干扰，在制冷机内部安装红外滤波器62以
滤除掉大多数干扰的红外辐射。例如，红外滤波器62设置在靠近窗口61的位置，实现对待测
太赫兹信号的红外辐射的过滤。

[0066] 太赫兹成像设备400还包括设置在密闭制冷设备60的靠近窗口61的前侧的透镜70，用于对物体80产生的微弱太赫兹信号进行聚焦，并使聚焦的太赫兹信号通过可调谐滤
波器30进行滤波，最终被检测器20检测到。

[0067] 本发明实施例的又一方面提供了一种太赫兹探测装置的制造方法，用于制造上文所述的太赫兹探测装置。

[0068] 图5示意性示出了根据本发明实施例的太赫兹探测装置的制造方法的流程图。

[0069] 如图5所示，太赫兹探测装置的制造方法的流程500包括操作S501至操作S503。

[0070] 在操作S501中，形成衬底基板，衬底基板具有相对设置的第一表面和第二表面。

[0071] 例如，衬底基板可以采用硅衬底。

[0072] 在操作S502中，在衬底基板的第一表面形成检测器，检测器用于检测第一频段范围的太赫兹信号。

[0073] 其中，在衬底基板的第一表面形成检测器可以通过以下微加工工艺流程：首先，在高阻硅衬底基板的第一表面通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD）生长一层氧化硅（或
者氮化硅）。接下来，在高阻硅衬底基板的第一表面通过磁控溅射生长一定厚度的超导薄
膜。接下来，在高阻硅衬底基板的第一表面对超导薄膜层进行微加工，形成检测器。

[0074] 在本发明的实施例中，形成检测器的微加工流程如下：首先，在衬底基板的第一表面光刻出检测器的检测天线图形。接下来，在衬底基板的第一表面生长金薄膜，通过剥离工
艺制备检测天线结构，例如，可以采用磁控溅射或者电子束蒸发的方式生长金薄膜。接下
来，采用套刻工艺在检测天线的馈点之间光刻出微桥图形。接下来，对超导薄膜层进行刻
蚀，制备出超导薄膜微桥，例如，采用刻蚀机对暴露的超导薄膜层进行刻蚀，从而制备出超
导薄膜微桥。接下来，采用套刻工艺在超导薄膜微桥的两侧光刻出刻蚀窗口图形。接下来，
对第一薄膜层进行刻蚀，以使衬底基板露出，例如，采用刻蚀机对暴露的氧化硅或氮化硅进
行刻蚀，从而使氧化硅下的高阻硅裸露出。接下来，对露出的衬底基板进行横向刻蚀，制备
出悬浮桥结构。由上述步骤，在第一表面制成检测器。

[0075] 在操作S503中，在衬底基板的第二表面形成可调谐滤波器，可调谐滤波器用于对第一频段范围的太赫兹信号进行滤波，使检测器检测到第二频段范围的太赫兹信号，第二
频段范围通过加载在可调谐滤波器的偏置电压进行调节，以使第二频段范围在所述第一频
段范围内变化。

[0076] 在本发明的实施例中，在高阻硅衬底基板的第二表面形成可调谐滤波器的流程如下：在衬底基板的第二表面形成超导薄膜层，例如可以采用磁控溅射的方式形成。接下来，
在衬底基板的第二表面光刻出可调谐滤波器的滤波单元的结构图形，例如光刻出双开口环
形件的图形。接下来，对暴露的超导薄膜层进行刻蚀，制备出滤波单元。接下来，光刻出可调
谐滤波器的电极图形。接下来，通过磁控溅射长金工艺以及剥离工艺制备出电极。由上述步
骤，在第二表面制成可调谐滤波器。

[0077] 在可选的实施例中，在第一表面形成检测器以及在第二表面形成可调谐滤波器的制造顺序可以根据实际的生产需要进行调整。

[0078] 本领域技术人员可以理解，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本发明中。特别地，在
不脱离本发明精神和教导的情况下，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可
以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本发明的范围。

[0079] 以上对本发明的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实
施例中的措施不能有利地结合使用。本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱
离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本
发明的范围之内。