[]本发明涉及半导体光电领域和太赫兹器件，具体设计一种基于光电阴极真空二极管阵列的微型化太赫兹辐射源。
背景技术：
0、[背景技术]
1、太赫兹波是指频率在0.1-10thz之间的电磁波，它的波长介于微波和红外之间，具有很高的频谱资源和数据传输能力。太赫兹波还具有低量子能量、高穿透性等特点，使得太赫兹技术在军事国防、空间通信、安全检测、探测成像等领域应用广泛，为人类社会的发展提供了新的可能性。太赫兹源是太赫兹技术的基础，是太赫兹应用系统的核心部件。而太赫兹源的输出功率水平直接影响整机系统的性能指标。
2、近年来，微纳尺度的大功率集成化太赫兹源是研究的焦点。在(“基于gaas等离子体光混合器的频率可调连续太赫兹源”(applied physics letters)，2015年，107卷，13期，131111-1-131111-4页，作者：s.h.yang,m.jarrah i)中，研究的光电导天线在1thz的频点下实现连续波太赫兹辐射功率达到了17μw。由于半导体材料中存在晶格散射等因素，载流子能量损耗较大，太赫兹辐射功率通常限制在μw量级。为了解决这个问题，北京航空航天大学阮存军教授团队提出了一种基于光阴极与真空通道的太赫兹辐射源(“一种太赫兹辐射源及其制造方法”，cn109713553a，2019年，作者：阮存军,戴军,张幸运)。这种微型太赫兹辐射源有望将输出功率提高至mw量级。然而由于电子空间电荷效应的影响，单真空通道中光电子的高流通率传输存在巨大挑战，直接限制了该太赫兹源器件输出功率的进一步提升。
技术实现思路
0、[
技术实现要素：
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1、针对上述现有技术的缺点，本发明提出一种基于光电阴极真空二极管阵列的微型化太赫兹辐射源，通过相邻真空通道中电子注的自聚焦效应，能够有效提高电子注的流通率，从而可以将更多电子能量转换为更大功率太赫兹波辐射输出。
2、本发明的一种基于光电阴极真空二极管阵列的微型化太赫兹辐射源采用了如下技术方案：
3、一种基于光电阴极真空二极管阵列的微型化太赫兹辐射源，包括光电阴极真空二极管阵列、第一天线臂和第二天线臂，两个天线臂对称错位的双侧布局形成蝶形天线，且第一天线臂与光电阴极真空二极管阵列的金属阳极连接，第二天线臂与光电阴极真空二极管阵列的光电阴极连接，所述光电阴极真空二极管阵列外部周边密封，所述光电阴极真空二极管阵列为立方体或圆柱体形状。
4、进一步地，所述光电阴极真空二极管阵列为立方体时，所述第一天线臂、第二天线臂呈梯形形状，所述第一天线臂与第二天线臂的短平行边与真空晶体管阵列连接。
5、进一步地，所述光电阴极真空二极管阵列为圆柱体时，所述第一天线臂、第二天线臂整体呈梯形形状，所述天线臂的与真空晶体管阵列连接部位随圆柱体边缘衔接呈圆弧状。
6、进一步地，所述光电阴极真空二极管阵列由n×n个光电阴极真空二极管构成，整个光电阴极真空二极管阵列为垂直结构。
7、进一步地，所述光电阴极真空二极管阵列自上而下依次是金属光栅阵列层、衬底层、光电阴极层、真空通道阵列层、金属阳极层；光电阴极真空二极管阵列排布结构通过金属光栅阵列层控制光电阴极的光照区域，使得光电阴极层形成阵列发射；进而在真空通道阵列层传输的电子注能够通过自聚焦效应提高电子流通率，最终增大到达金属阳极层电流及提高太赫兹波辐射功率。
8、进一步地，所述金属光栅阵列层的基体是正方体或圆柱体金属薄片，材料采用热膨胀系数较小的cr；金属薄片基体中包含n×n个微米级透光的空心圆柱，每个空心圆柱的直径与下方对应真空通道的直径相同。
9、进一步地，所述衬底层形状为正方体或圆形柱，材料为具有高导热系数的蓝宝石或金刚石，衬底层上表面蒸镀金属光栅阵列层，在其下表面生长光电阴极层。
10、进一步地，所述光电阴极层形状为正方体或圆形柱，采用多碱光电阴极，为三层结构，从上到下依次为：na2ksb层、k2cssb层和sb·cs层。
11、进一步地，所述真空通道阵列层的基体形状为正方体或圆形柱，材料为二氧化硅，用于绝缘光电阴极层与金属阳极层，并支撑金属光栅阵列层、衬底层、多碱光电阴极层，同时用于隔离相邻真空通道；所述真空通道阵列层包含n×n个圆形真空通道，其基体与上方的光电阴极层和下方的金属阳极层一起构成了n×n个真空封闭腔，真空通道的高度为微纳米量级。
12、进一步地，所述金属阳极层具有和光电阴极层相同的形状与尺寸，材料采用热膨胀系数低的可伐合金。
13、进一步地，所述光电阴极接负偏压，金属阳极接0电位，电位差为10v-60v。
14、本发明具有如下优点：
15、本发明的微型化光电阴极真空二极管阵列的阴阳极间距达到微纳米量级，从而能够利用小电压实现大电场，相比于传统真空电子太赫兹源，本发明太赫兹源具有微型化、可集成化和低工作电压等优点。同时，相比于单真空通道太赫兹辐射源，本发明由于采用真空通道阵列，能够通过相邻电子注的自聚焦效应，降低电子注的截获与壁碰撞，提高电子流通率，增大到达金属阳极的电流，从而提高太赫兹波辐射功率。研究表明：在10×10的通道阵列中可以实现100％的电子流通率，从而能够实现更大输出功率。
1.一种基于光电阴极真空二极管阵列的微型化太赫兹辐射源，其特征在于，包括光电阴极真空二极管阵列、第一天线臂和第二天线臂，两个天线臂对称错位的双侧布局形成蝶形天线，且第一天线臂与光电阴极真空二极管阵列的金属阳极连接，第二天线臂与光电阴极真空二极管阵列的光电阴极连接，所述光电阴极真空二极管阵列外部周边密封，所述光电阴极真空二极管阵列为立方体或圆柱体形状。
2.根据权利要求1所述的微型化太赫兹辐射源，其特征在于，所述光电阴极真空二极管阵列为立方体时，所述第一天线臂、第二天线臂呈梯形形状，所述第一天线臂与第二天线臂的短平行边与真空晶体管阵列连接。
3.根据权利要求1所述的微型化太赫兹辐射源，所述光电阴极真空二极管阵列为圆柱体时，所述第一天线臂、第二天线臂整体呈梯形形状，所述天线臂的与真空晶体管阵列连接部位随圆柱体边缘衔接呈圆弧状。
4.根据权利要求1所述的微型化太赫兹辐射源，所述光电阴极真空二极管阵列由n×n个光电阴极真空二极管构成，整个光电阴极真空二极管阵列为垂直结构。
5.根据权利要求1所述的微型化太赫兹辐射源，所述光电阴极真空二极管阵列自上而下依次是金属光栅阵列层、衬底层、光电阴极层、真空通道阵列层、金属阳极层；光电阴极真空二极管阵列排布结构通过金属光栅阵列层控制光电阴极的光照区域，使得光电阴极层形成阵列发射；进而在真空通道阵列层传输的电子注能够通过自聚焦效应提高电子流通率，最终增大到达金属阳极层电流及提高太赫兹波辐射功率。
6.根据权利要求5所述的微型化太赫兹辐射源，所述金属光栅阵列层的基体是正方体或圆柱体金属薄片，材料采用热膨胀系数较小的cr；金属薄片基体中包含n×n个微米级透光的空心圆柱，每个空心圆柱的直径与下方对应真空通道的直径相同。
7.根据权利要求5所述的微型化太赫兹辐射源，所述衬底层形状为正方体或圆形柱，材料为具有高导热系数的蓝宝石或金刚石，衬底层上表面蒸镀金属光栅阵列层，在其下表面生长光电阴极层。
8.根据权利要求5所述的微型化太赫兹辐射源，所述光电阴极层形状为正方体或圆形柱，采用多碱光电阴极，为三层结构，从上到下依次为：na2ksb层、k2cssb层和sb·cs层。
9.根据权利要求5所述的微型化太赫兹辐射源，所述真空通道阵列层的基体形状为正方体或圆形柱，材料为二氧化硅，用于绝缘光电阴极层与金属阳极层，并支撑金属光栅阵列层、衬底层、多碱光电阴极层，同时用于隔离相邻真空通道；所述真空通道阵列层包含n×n个圆形真空通道，其基体与上方的光电阴极层和下方的金属阳极层一起构成了n×n个真空封闭腔，真空通道的高度为微纳米量级。
10.根据权利要求5所述的微型化太赫兹辐射源，所述金属阳极层具有和光电阴极层相同的形状与尺寸，材料采用热膨胀系数低的可伐合金。
11.根据权利要求1所述的微型化太赫兹辐射源，所述光电阴极接负偏压，金属阳极接0电位，电位差为10v-60v。
