Kebutuhan akan detektor sinyal THz yang memiliki responsivitas tinggi, noise-equivalent power yang rendah, dan bekerja optimal pada suhu ruang semakin tinggi untuk kebutuhan citra satelit, aplikasi biomedis, dan lainnya. Saat ini, detektor acuan memiliki responsivitas 26V/W dan NEP sebesar 1,7x10^-10 V/Hz. Namun, performa optimal tersebut dapat dicapai ketika detektor beroperasi pada suhu yang sangat rendah. Selain itu, karena antena yang digunakan pada penelitian tersebut adalah antena dipol standard, polarisasi yang dapat diterima hanya ketika medan listrik sebatas pada satu arah. Untuk melampaui batas-batas tersebut, salah satu metode yang dapat digunakan adalah menggunakan acuan desain antena dengan konfigurasi double-crossed bowtie dengan pemilihan material karbon grafit untuk potongan konduktor sebagai bolometer agar menghasilkan daya disipasi yang tinggi dan dapat menangkap gelombang berpolarisasi ganda. Dengan jenis antena ini, diperoleh antena double-crossed bowtie yang beresonansi optimal pada frekuensi THz, dengan S11 sebesar -42,418 dB serta penguatan sebesar 2,096 dB. Performa terbaik dari detektor ini ditandai dengan nilai responsivitas maksimum sebesar 4,148x10^4 dan NEP sebesar 3,178x10^-14V/Hz. Dengan ditambahkan lensa silikon, daya disipasi meningkat sebesar 132,892% menjadi 9,661x10^4V/W dengan NEP sebesar 6,666x10^-15. Penelitian ini menunjukkan peningkatan yang signifikan pada performa sistem untuk menyalurkan daya secara optimal dari sumber THz ke bolometer untuk memeroleh daya disipasi yang tinggi dan berimplikasi pada responsivitas yang tinggi dan NEP yang rendah.
The increase in demand for THz detectors which have high responsivity, low noise-equivalent power, and optimally work at room temperature is due to the advancements in remote sensing, biomedical applications, and many more. Today, a BiSb Thermocouple has a responsivity of 26 V W for every watt received and 1.7 × 10−10 V √Hz . of NEP. However, its peak performance occurred only at a very low temperature. In addition, the coupled antenna design was specifically standard dipole. Therefore, the signal is received only if its electric field oscillates in a single direction. To break these limitations, one method that is proposed in this research is using a double-crossed bowtie antenna to broaden its signal-receiving capability to unlimited directions. Modifying the detector’s conductor bar will also contribute to the detector’s optimum working temperature. By modifying the conductivity of the bar and limiting the research’s environmental circumstances, the detector’s peak performance can be achieved at room temperature condition. With this specifically chosen antenna design, we have achieved a transmission antenna with -42.418 dB and a gain of 2.096 dB. The best performance of this detector design after a series of optimizations is shown by its 4.148 × 104 V W responsivity and 3.178 × 10−14 V vHz NEP. In addition, the idea of adding a lens before the wave approaches the detector improved the detector responsivity by 132.892% with the responsivity of 9.661 × 104 V W and NEP 6.666 × 10−15 V vHz . This research is expected to show the feasibility of the system to fully transfer power from the THz source to the feed point to the conductor bar to achieve high power dissipation which leads to high responsivity and low NEP. |
S-Hasiholan, Matthew Gabriel.pdf :: Unduh