1 聊城大学 物理科学与信息工程学院， 山东 聊城 252059
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室， 吉林 长春 130033
3 福州大学 机械工程与自动化学院， 福建 福州 350108
超透镜除了可以实现传统透镜的聚焦和成像功能之外，还可通过对超构单元的设计实现对光场偏振、波长和振幅等的多维度操控，由于体积薄、重量轻、成本低、易集成，其在光电子器件领域中开始崭露头角，已经成为当前的研究热点和重要方向。本文采用时域有限差分算法（Finite?difference time?domain，FDTD）设计并优化了基于InGaAs雪崩探测器原位集成的超透镜，同时估算了超透镜的聚焦效率和透射率。仿真结果表明，超透镜将入射光会聚至探测器的光敏区中，透射率达到82.8%，并且在目标焦距150 μm、超透镜半径50 μm时聚焦效率达到 84.89%。为进一步提高透射率，在超透镜表面增加抗反射层（AR Layer）。结果表明，300 nm的SiO2层透射率达到最大值86.6%，250 nm的SiN层透射率达到最大值87.6%，透射率比未增加AR层时分别增加了3.8%和4.8%。最后计算得出集成超透镜的探测器吸收区光场能量比未集成超透镜的探测器吸收区光场能量提升了250.96倍，将极大提升探测器的响应度。本文提出了单片集成超透镜的雪崩探测器设计方案，将雪崩探测器光敏区之外的入射光会聚至光敏区，在不损失带宽前提下提升探测器的量子效率，为高响应度、带宽雪崩探测器的设计提供了新思路。
超透镜 探测器 聚焦效率 量子效率 Metalens detector focusing efficiency quantum efficiency
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
超构透镜已经成为当前纳米光子领域的研究热点之一。与传统的由TiO2、Si或GaN等高折射率介电质材料组成的超构透镜不一样,文章创新性的提出了一种由新型非高折射率材料光刻胶组成的Pancharatnam-Berry(PB)相位型超构透镜。通过时域有限差分数值模拟软件(FDTD Solutions)对所设计的结构进行数值模拟仿真, 仿真结果表明: 光刻胶超构透镜在可见光波段500~700nm的峰值聚焦效率为58%以及在近红外波段700~900nm的峰值聚焦效率为52%。结果证明了使用非高折射率材料构成的超构透镜也可以实现较好的光场聚焦性能, 突破了基于高成本的电子束刻蚀方法设计和加工超构透镜的限制, 为未来超构透镜的应用拓展出更广阔的发展空间。
超构透镜 光刻胶 聚焦效率 metalens photoresist focusing efficiency
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光子学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 地理信息工程国家重点实验室, 陕西 西安 710054
针对X射线脉冲星导航与X射线空间通信的需求，对多层嵌套式X射线聚焦光学器件进行研制与实验标定。根据掠入射原理，对聚焦透镜进行理论设计，确定聚焦透镜的关键参数。讨论聚焦透镜的材料、镀膜等研制工艺。分别在可见光与X射线条件下测试了聚焦透镜的性能参数。结果表明测得可见光焦斑直径为14 mm，X射线焦斑直径为20 mm，在10 m真空管道中测得光子能量为1.5 keV时聚焦效率为30.2%，有效面积为2400 mm2。
X射线光学 X射线聚焦光学器件 X射线掠入射 X射线脉冲星导航 有效面积 聚焦效率
