深亚波长等离子体极化子原子腔探测器用于频率和极化敏感的太赫兹检测与成像
光学
2026-01-06 v1
摘要
室温下、 miniaturized、极化解析的太赫兹 (THz) 检测对于高分辨率成像、远距离探测和半导体检测至关重要，且是大规模 THz 阵列探测器的必备技术。然而，远亚波长尺度以下 (< 1/50 波长) 的 miniaturization 仍具有挑战性，因为轻微的光-物质相互作用会降低灵敏度和极化灵敏度。本文提出了一种石墨烯等离子体极化子原子腔 (PPAC) 单晶探测器，通过保持甚至提升性能，克服了上述限制，其深度亚波长通道长度仅为 2 微米 (1/60 波长)。该器件集成了石墨烯矩形 PPAC 数组和不一致金属接触，其中石墨烯既作为吸收器又作为导体，简化了结构。利用等离子体极化子共振和光热电 (PTE) 效应，探测器实现了极化敏感、频率选择性和快速 THz 检测，覆盖 0.53 至 4.24 THz，极化比达 93，具体灵敏度 (RV) 为 1007 V/W，噪声等效功率 (NEP) 为 16 pW/Hz^0.5，特定探测灵敏度 (D*) 为 2.9×10^7 Jones，响应时间为 230 ps。我们进一步演示了单晶集成用于极化成像和非破坏性半导体芯片检测，推动了室温、紧凑且极化敏感的 THz 技术的发展。
引用
@article{arxiv.2601.01796,
title = {Deep-Subwavelength Plasmon Polariton Atomic Cavity Detector for Frequency- and Polarization-Sensitive Terahertz Detection and Imaging},
author = {Shaojing Liu and Hongjia Zhu and Ximiao Wang and Runli Li and Hai Ou and Shangdong Li and Yanlin Ke and Runze Zhan and Ningsheng Xu and Huanjun Chen and Shaozhi Deng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.01796},
year = {2026}
}
备注
33 pages, 4 figures