研究员) KUWANO Genki,研究员,HOKARI Ryohei,高级研究员,KURIHARA Kazuma,先进制造研究所研究经理,TOJIMA Yuya,研究员,KINOSHITA Moto,物理测量研究所组长
- 吸收结构将太赫兹波转化为具有快速热响应的热量
- 通过3D打印机和沉积技术制造具有三维热路径的空心金字塔结构,实现高吸收率和快速热响应
- 下一代通信系统的高效太赫兹功率传感器组件

开发的太赫兹吸收器的显微镜图像(左)以及与以前的吸收器的规格比较(右)。
6G在下一代通信基础设施中受到广泛关注,以实现社会50,所有的人和物将被连接起来,创造前所未有的价值(参见国家信息通信技术研究所(NICT)的超越5G/6G白皮书)。除了半导体发射器/接收器设备之外,太赫兹功率传感器也是实现 6G 的有前景的组件。要在 6G 中使用太赫兹源和探测器,表征和校准对于提供可靠性非常重要。
由于固态太赫兹源发射功率低,并且很难达到通信系统所需的阈值功率,因此需要高精度的可靠测试。实现快速表征以检查电流-电压特性以及发射频率的功率依赖性也很重要。
在可见光、红外和特定太赫兹区域开发了高效功率传感器。然而,在6G频率范围内,与可见光和红外功率传感器相比具有相同或更好规格的功率传感器仍未开发出来。这是由于吸收体的吸收率低造成的,影响了传感器的精度。即使通过使用三维结构(例如金字塔结构)来提高吸收率,体积的增加也会延迟吸收体的升温时间并减少传感器的响应时间。因此,开发具有高吸收率和快速热响应以及卓越生产率的吸收器使我们能够设计高效的功率传感器。这导致向一般用户以及测量制造商提供太赫兹功率传感器。这有助于我们利用太赫兹波实现下一代通信技术。
AIST 研究人员开发了一种太赫兹吸收器,具有高吸收率、快速热响应以及卓越的生产率。
太赫兹功率传感器通过吸收器中的温升来确定入射电磁 (EM) 波的绝对功率,吸收器将电磁波能量转化为热量。因此,具有高吸收率和快速热响应率的吸收体使我们能够实现快速响应时间的精确功率测量。然而,在第六代移动通信系统(6G)的频率范围内,如何同时实现高吸收率和快速温升仍然是一个悬而未决的挑战。在这项研究中,我们提出了一种同时实现高吸收率和快速升温的三维中空结构,并利用3D打印和化学镀技术制造了吸收器。其评估结果显示,在6G频率范围内吸收率达到99%以上,且升温时间是传统吸收体的两倍以上。这项技术将使我们能够开发出高精度和快速响应时间的太赫兹功率传感器。高效功率传感器帮助我们利用太赫兹波传播下一代通信技术。