超透镜耦合的太赫兹 NbN 热电子测辐射热计混频器
天体物理仪器与方法
2025-11-24 v1 仪器与探测器
摘要
在平面化相位工程的推动下，基于超表面的超透镜为传感、成像和虚拟现实等应用提供了紧凑且可扩展的解决方案。它们对于空间天文台中的多像素、大规模外差焦平面阵列尤其具有吸引力，其中硅晶圆上的平面超透镜阵列可以替代单个透镜，极大地简化了系统集成和光束对准。在这项工作中，我们首次展示了在太赫兹频率下工作的、与硅基超透镜耦合的超导氮化铌（NbN）热电子测辐射热计（HEB）混频器。超透镜的相位分布是利用瑞利-索末菲衍射积分从有限尺寸高斯光束源推导得出的，其聚焦行为通过二维仿真得到了验证。在实验上，超透镜耦合的 NbN HEB 接收器在 1.63 THz 下表现出 1800 K 的噪声温度。通过超透镜从自由空间到混频器的功率耦合效率测量值为 25%。测量的远场光束分布呈类高斯型，旁瓣低于 -14 dB。这些结果证明了将超透镜与 HEB 混频器集成用于太赫兹探测的可行性，为基于空间的太赫兹仪器中的紧凑焦平面阵列提供了一条可扩展的路径。
引用
@article{arxiv.2507.16868,
title = {Metalens-coupled terahertz NbN hot electron bolometer mixer},
author = {D. Ren and J. R. G. Silva and S. Cremasco and Z. Zhao and W. Ji and J. de Graaff and A. J. L. Adam and J. R. Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.16868},
year = {2025}
}