УДК: 535.231.6

Антенно-связанные микроболометры

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Зеров В.Ю., Маляров В.Г., Хребтов И.А. Антенно-связанные микроболометры // Оптический журнал. 2011. Т. 78. № 5. С. 31–43.

Zerov V.Yu., Malyarov V.G., Khrebtov I.A. Antenna-coupled microbolometers [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2011. V. 78. № 5. P. 31–43.

Ссылка на англоязычную версию:

V. Yu. Zerov, V. G. Malyarov, and I. A. Khrebtov, "Antenna-coupled microbolometers," Journal of Optical Technology. 78(5), 308-316 (2011). https://doi.org/10.1364/JOT.78.000308

Аннотация:

Проанализированы тенденции развития устройств и технологий изготовления антенно-связанных микроболометров инфракрасного, субмиллиметрового и миллиметрового диапазонов. В зависимости от решаемой задачи эти тепловые приемники могут быть одиночными, либо выстроенными в линейные или двумерные матрицы и работать при температурах 300, 78 и 4 K. Температура определяет выбор материала пленочного термочувствительного элемента – металла, полупроводника, высокотемпературного или классического сверхпроводника. Планарные антенны, используемые в этих приемниках, обеспечивают эффективный прием излучения в заданном спектральном диапазоне. Обсуждаются достигнутые параметры и примеры использования антенно-связанных микроболометров.

Ключевые слова:

антенно-связанный микроболометр, двумерные матрицы, планарные антенны, терагерцовый диапазон, инфракрасный диапазон, криогенные температуры

Коды OCIS: 040.0040, 040.1240, 040.2235

Список источников:

1. Леонов В.Н., Хребтов И.А. Антенные тепловые приемники излучения // ПТЭ. 1993. Т. 6. № 4. C. 11–38.
2. Boreman G.D. Divide and conquer // SPIE’s OE Magazine. 2002. P. 47–48.
3. Gonzalez F.J., Gritz M.A., Fumeaux C., Boreman G.D. Two dimentional array of antenna-coupled microbolometers // International Jornal of Infrared and Millimeter Waves. 2002. V. 23. № 5. P. 785–797.
4. Gonzalez F.J., Ashley C.S., Clem P. G., Boreman G.D. Antenna-coupled microbolometer arrays with aerogel thermal isolation // Infrared Phys. Technol. 2004. V. 45. P. 47–51.
5. Fumeaux C., Alda J., Boreman G.D. Lithographic antennas at visible frequencies // Opt. Lett. 1999. V. 24. № 22. P. 1629–1631.
6. Middleton C.F., Boreman G.D. Technique for thermal isolation of antenna-coupled infrared microbolometers // J. Vac. Sci. Technol. B. 2006. V. 24. № 5. P. 2356–2359.
7. Luukanen A., Miller A.J., Grossman E.N. Active millimeter-wave video rate imaging with a staring 120-element microbolometer array // Proc. SPIE. 2004. V. 5410. P. 195–201.
8. Miller A.J., Luukanen A., Grossman E.N. Micromachined antenna-coupled uncooled microbolometers for terahertz imaging arrays // Proc. SPIE. 2004. V. 5411. P. 18–24.
9. Luukanen A., Miller A.J., Grossman E.N. Passive hyperspectral terahertz imagery for security screening using a cryogenic microbolometer // Proc. SPIE. 2005. V. 5789. P. 127–134.
10. Luukanen A., Grönberg L., Helistö P., Penttilä J.S., Seppä H., Sipola H., Dietlein C.R., Grossman E.N. An array antenna-coupled superconducting microbolometers for passive indoors real-time THz imaging // Proc. SPIE. 2006. V. 6212. P. 270–278.
11. Helistö P., Luukanen A., Grönberg L., Penttilä J.S., Seppä H., Sipola H., Dietlein C.R., Grossman E.N. Antennacoupled microbolometers for passive THz direct detection imaging arrays // Proc. of the 1st European Microwave Integrated Circuits Conference. 2006. P. 35–38.
12. Dietlein C., Luukanen A., Penttilä J.S., Sipola H., Grönberg L., Seppä H., Helistö P., Grossman E.N. Performance Comparison of Nb and NbN Antenna-coupled Microbolometers // Proc. SPIE. 2007. V. 6549. P. 6549OM-1–6549OM-8.
13. Bjarnason J.E., Chan T.L.J., Lee W.M., Celis M.A., Brown E.R. Millimeter-wave, terahertz, and mid-infrared transmission through common clothing // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. P. 519–521.
14. Yujiri L., Agravante H.H., Biedenbender M., G. Dow G.S., Flannery M.R., Fornaca S.W., Hauss B.I., Johnson R.L., Kuroda R.T., Jordan K., Lee P.S., Lo D., Quon B.H., Rowe A.W., Samec T.K., Shoucri M., Yokoyama K.E., Yun Y. Passive millimeter-wave camera // Proc. SPIE. 1997. V. 3064. P. 15–22.

15. Schulman J., Chow D. Sb-heterostructure interband backward diodes // IEEE Electron Device Letters. 2000. V. 21. P. 353–355.
16. Kazemi H., Zimmerman J.D., Brown E.R., Gossard A.C., Boreman G.D., Hacker J.B., Lail B., Middleton C. First MMW characterization of ErAs/InAlGaAs/InP semimetal-semiconductor-Schottky diode (S3) detectors for passive millimeter-wave and infrared imaging // Proc. SPIE. 2005. V. 5789. P. 80–83.
17. Grossman E.N., Nolen S., Paulter N.G., Reintsema C.D. Concealed weapons detection system using uncooled, pulsed, imaging arrays of millimeter-wave bolometers // Proc. SPIE. 2001. V. 4373. P. 7–15.
18. Paulter N.G., Grossman E.N., Stenbakken G.N., Waltrip B.C., Nolen S., Reintsema C.D. Design of an active mm-wave concealed object imaging system // Proc. SPIE. 2001. V. 4373. P. 64–71.
19. Grossman E.N., Miller A.J. Active millimeter-wave imaging for concealed weapons detection // Proc. SPIE. 2003. V. 5077. P. 62–70.
20. Grossman E.N., Luukanen A., Miller A.J. Terahertz active direct detection imagers // Proc. SPIE. 2004. V. 5411. P. 68–77.
21. Lu X.H., Kang L., Chen J., Zhong Y.Y., He N., Zhang L.B., Jin B.B., Xu W.W., Wu P.H., Yao Q.J., Shi S.C. A terahertz detector operating at room temperature // Proc. SPIE. 2008. V. 7277. P. 72770N-1-72770N-7.
22. Luukanen A., Pekola J.P. A superconducting antenna-coupled hot-spot microbolometer // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 82. P. 3970–3972.
23. Luukanen A., Hadfield R.H., Miller A.J., Grossman E.N. A superconducting antenna-coupled microbolometer for THz applications // Proc. SPIE. 2004. V. 5411. P. 121–126.
24. Penttilä J.S., Sipola H., Helistö P., Seppä H. Low-noise readout of superconducting microbolometers based on electrothermal feedback // Superconductor Science and Technology. 2006. V. 19. № 4. P. 319–322.
25. Rice J.P., Grossman E.N., Borcherdt L.J., Rudman D.A. High-Tc superconducting antenna-coupled microbolometer on silicon // Proc. SPIE. 1994. V. 2159. P. 98–109.
26. Zakar E., Wikner D., Potrepka D.,Tidrow S., Dubey M., Kirchner K. HTSC microbolometer for passive MMW imaging applications // 2006. WEB Page: http://www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?location=U2&doc=GetTDoc.pdf&AD=ADA481843.
27. Alda J., Gonzalez F.J. Fresnel zone antenna for dual-band detection at millimeter and infrared wavelengths // Optics Letters. 2009. V. 34. № 6. P. 809–811.
28. Gonzalez F.J., Alda J., Ilic B., Boreman G.D. Infrared antennas coupled to lithographic Fresnel zone plate lenses // Appl. Opt. 2004. V. 43. P. 6067–6073.
29. Демьяненко М.А., Есаев Д.Г., Овсюк В.Н., Фомин Б.И., Асеев А.Л., Князев Б.А., Кулипанов Г.Н., Винокуров Н.А. Матричные микpоболометpические приемники для инфракрасного и терагерцового диапазонов // Оптический журнал. 2009. Т. 76. № 12. C. 5–11.
30. Dem’yanenko M.A., Esaev D.G., Knyazev B.A., Kulipanov G.N., Vinokurov N.A. Imaging with a 90 frames/s microbolometer focal plane array and high-power terahertz free electron laser // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92. 131116.