基于非对称双层C形拓扑结构的太赫兹非线性二极管链实现高效倍频

《Nature Electronics》：A terahertz nonlinear diode chain based on an asymmetric double-layer topology

为解决Schottky势垒二极管(SBD)链在太赫兹频段因场分布不均导致的效率低下与提前击穿问题，研究人员开发了一种非对称双层C形二极管链结构。该结构通过调控局部电磁场分布，将倍频效率提升至38%，在170 GHz频段输出功率超300 mW，为全固态太赫兹系统提供了高功率解决方案。

　　

基于Schottky势垒二极管(Schottky Barrier Diode, SBD)的频率倍增器器件可用于产生太赫兹辐射，具有高功率输出和易于集成到全固态系统的优势。然而，此类器件的输出功率提升常受限于单个二极管的功率处理能力。采用Schottky势垒二极管连接链结合功率合成技术虽能增加太赫兹输出功率，但由于太赫兹波长与二极管物理尺寸相近导致的场分布不均匀现象，会引发效率下降和提前击穿问题。

本研究报道了一种非对称双层C形二极管链结构，该结构能够调控局部电磁场分布并提升二极管链的转换效率。最终研制出的器件实现了38%的倍频效率，在170 GHz频段输出功率超过300 mW。