基于硅透镜集成的高灵敏度室温太赫兹探测器

提出了一种基于硅透镜集成的高灵敏度GaN/AlGaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的太赫兹模组探测器。在太赫兹波辐照下,超半球硅透镜可以有效提高太赫兹波收集效率和消除被测器件的衬底干涉效应,进而提高探测器的灵敏度。对集成有直径为6 mm超半球硅透镜的太赫兹探测器件进行了仿真和测试。研究发现在频率为600和900 GHz的太赫兹波辐照下,硅透镜中心区域的太赫兹电场分别增加到原来的5.9倍和6.8倍。在300 K下器件的响应度和噪声等效功率分别为4.5 kV/W和30 pW/Hz0.5,在77 K下器件的响应度达到100 kV/W,噪声等效功率降至1 pW/Hz0.5。

基于硅透镜与光子晶体的逆古斯汉欣位移监测系统及其温度特性研究

基于硅介质柱型光子晶体,采用时域有限差分方法(FDTD),探究高斯光束在光子晶体界面的逆古斯汉欣(GH)位移。通过在光子晶体下表面添加硅透镜,研究高斯光束的入射角度、硅透镜的曲率半径以及温度对光子晶体逆GH位移的影响。研究结果表明,发生最大逆GH位移的角度大于几何理想全反射角。添加焦点位于光子晶体表面中心的硅透镜可以使逆GH位移显著增强,且当硅透镜的曲率半径为170时,逆GH位移增大为不加透镜时的1.7倍。研究不同入射角度下温度对光子晶体的逆GH位移的影响发现,当高斯光束的入射角为26º时,逆GH位移随着温度的变化最大且线性度较好,便于温度监测。

大口径硅透镜高精度抛光工艺的研究

摘要：大口径硅透镜作为一种中波红外光学材料，为满足其需求量的加大及加工精度的提高，对提高大口径高精度硅透镜的传统抛光效率做出研究和探讨，就影响硅透镜抛光效率的原因进行分析说明，在原有的抛光工艺上进行相应的改进，使抛光效率得到很大的提高。

硅透镜在双向梯度负折射率光子晶体中的亚波长聚焦研究

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。

硅微透镜阵列的制备工艺

开发了一种和MEMS工艺兼容的基于硅微加工技术的简易硅微透镜阵列制造技术。利用光刻胶热熔法和等离子体刻蚀法相结合的方法,实现了在硅晶圆上制作不同尺寸的硅微透镜阵列的工艺过程。实验中,对透镜制作过程中的热熔工艺、刻蚀工艺进行了深入的研究。最终确定了最优的工艺参数,制备了孔径在20~90μm、表面质量高的硅微透镜阵列。

化学腐蚀法制造硅微透镜列阵的实验研究

采用ＫＯＨ：Ｈ２Ｏ的湿法化学腐蚀Ｓｉ｛１００｝晶片获得了球面轮廓曲线十分好的微透镜，透镜直径可从几个微米到几个毫米，焦距和孔径之比ｆ／Ｄ可以从２．５到１０以上。文章给出了微透镜及列阵的实验测试结果和若干显微照片，对其设计与制造建立了半经验理论模型。最后，对球面的形成原理及异常焦斑形状作了讨论。

硅、锗透镜磨边双面定中心技术

本文叙述用两台光学定中心仪来观测硅、锗透镜前后表面的球心反射像,并用CCD接收电视屏显示,校正硅、锗透镜的位置,从而达到高精度双面定中心的要求。文中给出了定中心后监视系统装置及实验结果。

多孔硅波导透镜的实验研究(英文)

给出了利用选择性的电化学腐蚀过程制备氧化多孔硅光波导棱镜的方法,分别制备出基于多孔硅的汇聚和发散透镜.这类波导棱镜可以明显地汇聚和发散波导中传输的偏振光束.

光滑曲面的硅微透镜列阵形成机理研究

采用碱性腐蚀的典型微机械加工法 ,制备出了光滑曲面的硅微透镜列阵 ,对试验样品进行了轮廓曲线测试 ,计算出了该腐蚀工艺的快腐蚀面 .重点研究了微透镜列阵凹面的形成机理 ,提出了与试验测试结果相吻合的解释模型 .该模型对微光学透镜的设计加工具有重要指导意义 .

面向SOI波导-单模光纤耦合的硅微透镜设计

硅光集成的优势在高速光电子领域不断凸显,被广泛应用于各种通信场景中。在硅基集成技术发展过程中,其面临的一个典型技术难点是硅波导与单模光纤的耦合。本文设计了波导边缘集成的硅微透镜结构,经BPM法(Beam Propagation Method)计算验证该结构可实现3μm厚SOI波导与纤芯直径8.6μm单模光纤90%的近场耦合效率,具备高集成度、高耦合效率、多场景适用等优点。

一种基于透镜天线的宽带太赫兹准光检波器（英文）

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）.

微透镜制作中光刻胶与衬底匹配行为的研究

利用光刻／离子束刻蚀制作大面阵硅微透镜阵列，采用SEM和表面探针测试等手段分析所制样品的形貌特点，定性讨论制备工艺的不同对所制器件的影响．所用工艺为大面阵微尖阵列和微合阵列的离子束刻蚀制作奠定了基础．

用于红外焦平面的微透镜阵列单片制备技术

提出了离子束刻蚀制备微透镜阵列的工艺原理；研究了球面型光致抗蚀剂掩膜的形成过程以及硅微透镜离子束刻蚀的实验条件．表面探针测量及扫描电子显微镜（ＳＥＭ）实验证明了该技术可在较低的衬底温度下（低于２００℃）有效地制备出球面型微透镜，并用表面探针测量确定了硅微透镜的尺寸．

硅微透镜阵列与红外焦平面阵列的集成器件的制备与性能(特邀)

为了提高红外焦平面阵列性能,分别制备了硅衍射微透镜阵列和InSb红外焦平面阵列并将两者集成在一起。采用光学系统和焦平面测试系统进行了测试。结果显示双面镀制有增透膜的硅衍射微透镜阵列的衍射效率为83.6%;电压响应图显示器件没有裂纹;集成器件的工作波段为3.7~4.8μm,此时平均黑体响应率和探测率分别为4.85×10^(7)V/W和7.12×10^(9)cm·Hz^(1/2)·W^(1)。结果表明硅微透镜阵列不仅可以提高焦平面阵列占空因子,而且可以通过优化焦平面应力匹配来解决芯片裂纹问题,集成器件性能优于现有焦平面性能。

正交试验法研究影响铣磨球面表面粗糙度的因素

光学透镜的高效精密铣磨加工是透镜抛光的前提和基础,本文对透镜铣磨加工中影响其表面粗糙度的因素进行了研究。通过在OptoTech SM50CNC-TC数控机床上对球面硅透镜进行铣磨试验,采用正交试验的方法研究各种因素对硅透镜表面粗糙度的影响,找出了各铣磨参数对表面粗糙度的影响规律,确定了最优铣磨参数的匹配。

正交试验法研究铣磨球面表面粗糙度的影响因素

光学透镜的高效精密铣磨加工是透镜抛光的前提和基础，对透镜铣磨加工中影响其表面粗糙度的因素进行研究，通过在OptoTech SM50CNC．TC数控机床上对球面硅透镜进行铣磨试验，并采用正交试验的方法研究各种因素对硅透镜表面粗糙度的影响，找出各铣磨参数对表面粗糙的影响规律，确定最优铣磨参数匹配。

集成光学器件及应用

TN256 97010346集成光学外差器件干涉光信号的探测=The detectionof interferential optical signal for integratedoptical heterodyning device[会,中]/李也凡,周愈波,刘敬君(中科院长春物理所.吉林,长春(130021))∥吉林省光学学会1995年学术讨论会.—

微细加工技术与设备

TN305.7 20010429500.35μm分步重复投影光刻物镜设计=Design of 0.35μm step-and-repeat projection lighography objective[刊,中]/林妩媚,王效才(中科院光电技术研究所.四川,成都(610209))//光学学报.-2000,20(8).-1148-1150分析了0.35μm分步重复投影光刻物镜的设计要点,包括数值孔径、结构型式的确定、材料的选择。介绍了光刻物镜设计的难点、创新点及设计结果。