Investigación de una Antena de Terahercios para Nanofotomezcladores de Onda Contínua

Abstract

[ES] Este trabajo estudia las posibilidades de abordar directamente el problema de la desadaptación de las impedancias de un sistema continuo de generación de ondas (CW) de terahercios (THz) a partir de diferentes configuraciones, tanto convencionales como nano fotomezcladores. Aquí se investigan dos diseños de antena, las antenas de banda ancha y de resonancia. Una antena log-periódica se elige para un amplio rango de frecuencias, y el dipolo de onda completa para la antena de resonancia. Se discuten las posibilidades de implementar una red de adaptación de elementos concentrados. Los valores obtenidos de los elementos coincidentes son, para el fotomezclador interdigital L = 7,93 pH y C = 1,88 fF, y para el fotomezclador con hilo simple L = 50 pH y C = 0,3 fF. La baja transferencia de energía entre el fotomezclador y la antena se centra en le hecho de que las redes distribuidas clásicas de adaptación basadas en líneas de transmisión no son adecuadas para esa aplicación. Los elementos adaptados se calculan tanto para los fotomezcladores convencionales como para los nanofotomezcladores. Además, el uso de nanomateriales como los electrodos puede mitigar significativamente el rendimiento de eficiencia cuántica baja de los fotoconductores optoelectrónicos de terahercios. Esto mejora la eficiencia de la conversión óptica a terahercios de emisores fotoconductores de terahercios. En conclusión, este estudio permite comprender mejor los distintos roles del fotomezclador y la integración de la antena y, por lo tanto, optimizar independientemente estos componentes.

[EN] This work studies the possibilities of directly addressing the impedance mismatch problem of a continuous wave (CW) terahertz (THz) generation from different both configuration of conventional and nano photomixers. Two antenna designs are investigated here, the broadband and resonance antennas. A logperiodic antenna design is chosen for broad frequency range, and full-wave dipole for resonance antenna. The possibilities of implementing a lumped element matching network are discussed. The values obtained of the matching elements are, for the interdigital photomixer L = 7.93 pH and C = 1.88 fF, and for the single nanowire L = 50 pH and C = 0.3 fF. The low power transfer between the photomixer and antenna focuses in which classical distributed matching networks based in transmission lines are not suitable for this application. The matching elements are calculated for both conventional and nano photomixers. Moreover, the use of nanomaterial as electrodes can significantly mitigate the low-quantum efficiency performance of photoconductive terahertz optoelectronics. This enhances the optical-to-terahertz conversion efficiency of photoconductive terahertz emitters. In conclusion, this study allows to understand better the distinct roles of the photomixer and antenna integration and, hence, independently optimize these components.