【摘 要】
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近年来,太赫兹（THz）技术逐步走入了人们的视野。因其在天文、医学、安全及通信等各个领域展现出的应用前景而受到了专家学者的广泛关注。在THz技术的研究中,THz检测器是最为重要的一环。超导热电子测辐射热计（HEB）混频器有着低噪声和对本振功率需求低等一系列优势,因而在天文观测领域成功获得应用。热偏置的超导HEB直接检测器工作原理是HEB芯片工作在临界温度附近时其灵敏度较高。微波偏置的超导HEB直接
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近年来,太赫兹（THz）技术逐步走入了人们的视野。因其在天文、医学、安全及通信等各个领域展现出的应用前景而受到了专家学者的广泛关注。在THz技术的研究中,THz检测器是最为重要的一环。超导热电子测辐射热计（HEB）混频器有着低噪声和对本振功率需求低等一系列优势,因而在天文观测领域成功获得应用。热偏置的超导HEB直接检测器工作原理是HEB芯片工作在临界温度附近时其灵敏度较高。微波偏置的超导HEB直接检测器工作原理是合适频率和功率的微波注入能使HEB芯片获得较好的响应。本文介绍了基于超导HEB的太赫兹检测系统并阐述了超导HEB的制备工艺,筛选出性能较好的HEB芯片并表征了其超导特性。测量并计算出超导HEB工作于4.2 K环境和650 GHz本振源频率时检测系统的噪声温度。在此HEB芯片的基础上,我们搭建了直接检测系统。通过直流读出法,在最佳偏置点处,测得微波偏置与热偏置条件下检测器的电流响应率分别为244 A/W和20 A/W,光学噪声等效功率（NEP）分别为4.5 pW/√Hz和6.8 pW/√Hz。相比于热偏置,微波偏置能够节省液氦,而且电流响应率较大,对前置低噪声放大器的噪声性能要求没有热偏置苛刻。此外,我们还对基于微波反射读出的方案进行了实现和比较。采用微波偏置方案得到直接检测器的NEP为5.5 pW/√Hz。相较于热偏置,微波偏置的电流响应率也有显著提高。虽然两种读出方式均能够很好的表征检测器的性能,但微波反射读出法更易于扩展到多像素阵列,同时具有很快的检测速度。将超导HEB应用于太赫兹成像系统,获得了较好的成像效果。
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