[发明专利]太赫兹焦平面阵列的设计方法

摘要

本发明公开了一种太赫兹焦平面阵列，其特征在于，包括：平面天线阵列、第一透镜阵列，平面透镜阵列和第一透镜阵列相连。本发明还公开了太赫兹焦平面阵列的设计方法。本发明有效地克服了单一硅透镜视场较小，无法实现大规模阵列的缺点，另一方面又具有加工难度低、配置灵活、阵列规模不受限制等优点，在太赫兹成像领域具有广泛的应用前景。

主权项

1.太赫兹焦平面阵列的设计方法，其特征在于，太 赫兹焦平面阵列包括：平面天线阵列、第一透镜阵列，平面透镜阵列和第一透镜阵列相连；平面天线阵列连接太赫兹探测器；第一透镜阵列包括M个第一透镜，平面天线阵列包括N个平面天线，每个第一透镜的中心处均放置所述平面天线阵列，每一个平面天线都连接一个独立的太赫兹探测器，其中M、N是正整数；平面天线阵列与探测器阵列集成在同一硅基芯片上；第一透镜为超半球透镜；每个硅超半球透镜的中心处放置所述平面天线阵列；还包括薄透镜阵列、望远镜焦平面，平面天线阵列、第一透镜阵列、薄透镜阵列、望远镜焦平面依次排列，第一透镜阵列产生的发散光波束经过薄透镜阵列汇聚后，变成相互平行的波束，相互平行的波束通过调整薄透镜阵列到望远镜焦平面的距离，使得每个波束的最终焦点都正好位于望远镜焦面上；在超半球透镜阵列后方距离为L1处放置M个薄介质透镜，M个薄介质透镜构成薄透镜阵列，通过调整薄透镜阵列到望远镜焦平面的距离L2，使得每个波束的最终焦点都正好位于望远镜焦面上；太赫兹焦平面阵列的设计方法具体如下：当第一透镜为超半球透镜时，包括：当第一透镜为超半球透镜时，超半球透镜的扩展长度H选取为：H＝0.195D_H，D_H是超半球透镜的直径；平面天线阵列中心到超半球透镜顶点的距离L_H为：超半球透镜顶点到薄透镜中心的距离L₁为：其中n为硅材料的折射率，M_f为系统变焦比例；薄透镜的直径和等效焦距分别为：其中，f_L＝L₁，D_A为平面天线阵列的物理尺寸；薄透镜阵列到望远镜焦平面的距离L2设定为：焦平面上像元焦斑(即束腰)半径w0为：