用于太赫兹探测与光束轮廓测量的大面积光子电路

太赫兹通信与光谱系统的部署依赖于具备即插即用能力的低噪声、快速探测器。然而，目前可用的大多数技术是独立、分立的组件，要么速度慢，要么易受温度漂移影响。此外，相位敏感方案主要基于体晶体，并需要紧密的光束聚焦。在此，我们展示了一种薄膜铌酸锂集成光子架构，通过利用太赫兹信号对电信频率光束诱导的电光调制来解决这些挑战。借助该平台提供的低光学损耗，我们在 Mach-Zehnder 干涉仪中集成了多达 18 个太赫兹天线的双阵列，显著扩展了器件的收集面积，并提升了太赫兹信号与光束之间的相互作用效率。我们表明，该双阵列通过由周期性太赫兹近场图案驱动的准相位匹配机制相干地建立探测调制，而无需物理反转晶体学畴。阵列周期性控制着探测带宽及其中心频率，而大探测面积确保了在多种太赫兹光束设置下的正确运行。此外，我们展示了天线作为像素，允许重建入射到探测器面积上的太赫兹光束轮廓。我们在薄膜铌酸锂中的片上设计克服了双光子吸收和固定相位匹配条件的不利影响，这些问题一直困扰着先前探索的电光探测系统，尤其是在电信波段，为更先进的片上太赫兹系统铺平了道路。