摘要：梯度负折射率光子晶体以其折射率的非均匀性结构赋予了光子晶体独特的光学特性,利用梯度负折射率光子晶体的特殊性质,可以改善光学通信系统中的传输效率和信号质量。但大多的研究仅仅是从一个方向上设计梯度折射率,本文提出了一种利用双向梯度负折射率光子晶体和单个硅透镜相结合的亚波长聚焦系统,实现了在远场的亚波长分辨率超聚焦,突破了传统衍射极限。实验中采用硅介质制备光子晶体基底和微球透镜,其折射率为3.45,并用FDTD算法对其进行仿真模拟。通过空气孔直径的横向变化和纵向变化相结合调整光子晶体中折射率的分布模式,显著提升了聚焦效果,使焦点的半峰全宽值降至0.341 λ。再通过改变硅透镜曲率与位置,建立了一种动态调焦系统,使得最终图像的像点半峰宽度和位置发生变化。在硅透镜特定的空间位置条件下,实现了亚波长成像条件下0.13 λ~0.76 λ的焦点调谐范围,且焦点半峰全宽值最低为0.288 λ,实现了良好的超分辨聚焦效果。

摘要：绝缘体上硅(SOI)由于其工艺成熟、成本低且与互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)制造工艺兼容,被广泛用来制造集成器件,应用在各种光子学领域,片上天线作为光通讯领域接受发射信号不可缺少的模块,被广泛研究应用。本文通过CST Studio Suite建模仿真,设计了一个应用于SOI晶圆的蝶形天线,阻抗匹配为50Ω,谐振频率在0.1 THz,与相应尺寸的扩展半球硅透镜装配在一起,具有18.25 dBi的增益。

摘要：设计了一种能够工作在140～325 GHz频带的宽带准光检波器,由一颗高阻硅透镜和单片集成检波芯片组成.设计并加工出双缝天线,在天线馈电端集成了肖特基二极管,该紧凑结构使其能够接收空间中的太赫兹辐射并转换为基带信号.为增强片上天线的方向性,利用MLFMM算法进行了扩展半球硅透镜的设计和优化,实现了良好的辐射特性.通过测试,天线在220 GHz和324 GHz处的辐射增益分别为26 dB和28 dB.在140～325 GHz,检波器测试得到的响应率可达到1 000～4 000 V/W,对应的等效噪声功率（NEP）估算为0.68～2.73pW/Hz（1/2）.