基础原理

此类热释电探测器为太赫兹波段应用量身优化设计，具备体积小巧、有效探测面积大、响应时间短的特点。

热释电探测的基本原理为：脉冲激光器或斩波连续激光器发出的辐射脉冲被吸收片吸收，热能通过热传导方式传递至热释电传感器材料。所有型号的太赫兹探测器均采用宽带金属吸收体，为实现宽带吸收，该吸收体的单次吸收效率约为50%，其中25%的辐射被反射，另外25%的透射辐射则由吸收阱完全吸收。传感器材料的温度变化，会使其相对的两个表面产生自由电荷。

该信号的探测方式主要有两种：

1.    搭配高负载电阻的电压探测法，适用于能量测量

2.    搭配跨阻放大器的电流探测法，适用于功率测量

太赫兹吸收体的归一化灵敏度

上图：探测器在1太赫兹处的灵敏度被作为基准进行归一化后，200至500微米波长范围内，灵敏度变化幅度不超过2%。在波长延伸至厘米级的范围内开展的补充测试与对比实验中，探测器仍展现出优异的吸收性能。

校准方式

所有探测器均在德国联邦物理技术研究院（PTB）完成校准，校准条件为1.4太赫兹波段，搭配经电压/功率标定的电流前置放大器。根据吸收物理原理，该校准得出的灵敏度在更长波长范围内同样适用。联邦物理技术研究院已证实，探测器在600微米以内的波长范围内，吸收性能几乎与波长无关；目前也已通过实验验证，其在3毫米以内的更长波长范围仍保持该特性。

探测器的校准过程无任何窗口遮挡，因此校准及相关测试中需避免空气流动干扰。我们为探测器配备了带有太赫兹透明嵌件的保护盖，可有效隔绝气流、风扇等各类外界干扰。

作为功率计的应用

这是该类探测器的典型应用场景。太赫兹探测系统由探测器与电流前置放大器组成，专为连续激光器搭配斩波器的使用场景优化设计。

热释电探测器本身可实现极快的响应速度，但为降低噪声，前置放大器的带宽会做限制处理；选用有效面积更小的探测器，也可进一步降低噪声。放大器的实际带宽由其频率极限决定，具体参数可参考前置放大器的产品手册。对于连续重复的信号，通常可通过以下两种方式提升信噪比：

1.    信号平均法

2.    锁相放大法

太赫兹探测器核心参数表

*注：上升时间、最大斩波频率及工作量程均与放大器带宽密切相关，为典型应用场景下的参数。放大器带宽越低，噪声越小、可探测的最小功率值越低，但最大斩波频率也会相应降低。可根据需求定制适用于高重复频率或低功率探测场景的放大器。

不同带宽电流前置放大器（CPA）的探测极限参考表

上图：THz20型探测器搭配电流前置放大器及斩波器作为功率计使用时的典型示波器波形图）

作为能量计的应用

在诸多应用场景中，热释电传感器可直接与示波器（输入阻抗1兆欧）或电压前置放大器搭配使用，此情况下探测器的最小可探测能量和最大重复频率会受限制，搭配前置放大器则可拓展这两项参数的适用范围。以下为无前置放大器时，探测器的典型参数汇总：

根据传感器直径和重复频率的不同，探测器的灵敏度最高可达10⁶伏/焦；最大重复频率可达1000次/秒，最小可探测能量约为50纳焦。更多参数信息可咨询我方。

不建议将高灵敏（HS）型探测器用于能量测量，因其传感器电容显著更高，会导致灵敏度大幅下降。

无前置放大器的探测器能量测量参数表

上图：太赫兹20型探测器搭配电压前置放大器作为能量计使用时的典型示波器波形图

电流前置放大器（CPA）

电流前置放大器是实现入射辐射功率测量的核心部件，其输入端为跨阻放大器集成电路，后级配有两级电压放大电路，并集成了降噪和偏置调节的辅助元件。实际应用中，放大器的最大增益会受截止频率限制，仅在窄频率区间内可实现最高增益。

太赫兹探测器搭配斩波器使用时，放大器的上限频率通常被限制在50赫兹以内，此类放大器的转换系数可达到10⁷至10¹⁰伏/瓦。

探测器与前置放大器组合后的整体灵敏度，为探测器的电流灵敏度与放大器增益的乘积（例如：探测器电流灵敏度10⁻⁶安/瓦，电流前置放大器增益10⁹伏/安，则整体灵敏度为10⁻⁶安/瓦 × 10⁹伏/安 = 1000伏/瓦）。放大器增益可通过开关调节。

增益可通过四档开关调节，例如：10⁷、10⁸、10⁹、10¹⁰伏/安；带宽为固定值*，例如50赫兹或250赫兹。探测极限由放大器增益、带宽及探测器直径共同决定，可根据客户需求定制放大器的增益和带宽参数。

电流前置放大器技术规格

电压前置放大器（VPA）

在诸多应用场景中，热释电传感器可直接与示波器（输入阻抗1兆欧）搭配使用，此情况下探测器的最小可探测能量和最大重复频率会受限制，搭配电压前置放大器则可拓展这两项参数的适用范围。

搭配电压前置放大器后，探测器灵敏度最高可达10⁶伏/焦，最小可探测能量约为50纳焦。

电压前置放大器技术规格

光学斩波器

光学斩波器是调制连续辐射的关键部件，与热释电探测器（尤其是太赫兹探测器）搭配实现功率测量时为必备设备。本产品采用微处理器控制的比例积分微分（PID）控制器，操作简便且频率稳定性高，可通过按键设置斩波频率，轻松完成不同斩波频率下的重复测试，同时支持通过通用串行总线（USB）端口进行频率的控制与读取。

标准配置的斩波片为可更换式，直径100毫米。设备可生成同步输出信号，适用于搭配锁相放大器等其他设备的非常规工作场景。

产品标配一片双槽斩波片，为太赫兹探测器的最佳适配规格。

斩波片规格参数表

光学斩波器整体技术参数