用于毫米波成像的平面硅超材料透镜阵列
天体物理仪器与方法
2020-12-17 v1 仪器与探测器
光学
摘要
毫米与亚毫米波长探测器的大视场成像阵列具有包括宇宙微波背景（CMB）微弱偏振信号测量与亚毫米天体物理在内的应用。我们正在开发用于毫米波成像的平面透镜阵列，其采用硅晶圆微光刻制造的超材料。相比传统半球透镜阵列，该超材料技术具有诸多潜在优势，包括高精度与均匀性、平面集成抗反射层，以及与硅探测器晶圆匹配的热膨胀系数。此处我们描述使用硅上金属网格图案化以及金属网格与蚀刻孔超材料抗反射层组合的梯度折射率（GRIN）超材料透镜的设计过程。我们利用块体材料模型优化设计以快速模拟并迭代透镜设计。我们制造了原型 GRIN 超材料透镜阵列，并将其安装在带有正弦平面天线的 Polarbear/Simons Array 90/150~GHz 波段跃变边缘传感器（TES）辐射热探测器阵列上。原型透镜阵列的波束测量与模型模拟相当吻合。我们计划进一步优化设计并结合宽带抗反射镀层以实现 70--350~GHz 带宽上的工作。
引用
@article{arxiv.2012.08636,
title = {Planar Silicon Metamaterial Lenslet Arrays for Millimeter-wavelength Imaging},
author = {Christopher M. McKenney and Jason E. Austermann and James A. Beall and Nils W. Halverson and Johannes Hubmayr and Gregory Jaehnig and Giampaolo Pisano and Sarah A. Stevenson and Aritoki Suzuki and Jonathan A. Thompson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.08636},
year = {2020}
}
备注
Presented at SPIE Millimeter, Submillimeter, and Far-Infrared Detectors and Instrumentation for Astronomy X, December 13-18, 2020