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江苏激光联盟导读：
微型天线支持便携式生物医学、食品分析和其他纳米和太赫兹技术 。
一位来自德国的Skoltech教授和他的同事设计了一种非常小的平面天线 ， 用于接收和传输太赫兹信号 。 太赫兹波是一种电磁辐射波段 ， 在安全检查和无线通信、癌症筛查和牙科、食品降解检测和制造设备缺陷检测等领域有着广泛的应用前景 。 这项技术的问题是 ， 太赫兹器件在被更广泛地采用之前需要小型化 。 最近在科学报告中的研究为这一努力做出了重要贡献 。
“今天 ， 在实验室或工业环境中 ， 在一些机场、医院和望远镜中 ， 你会发现笨重的太赫兹设备 ， ”该研究的第一作者、斯科尔特科技公司的副教授Shihab Al-Daffaie说 。 “为了实现新的激动人心的应用 ， 我们需要把太赫兹技术从实验室带到普通人的手中和家中 。 这意味着要使它们大大缩小 。 ”
布局结构和横切的透镜-天线装置(a)俯视图 。 (b)底部视图 。 (c)横向分割器件 ， 透镜-天线设计为1太赫兹 ， 14个菲涅耳区 ， 焦平面为15 mm ， 焦点分辨率为150 μm 。 (d)各向异性蚀刻的器件横切 。 (e)用各向同性蚀刻法对器件进行横向切割 。
这就是Shihab Al-Daffaie和他的同事们正在做的：把太赫兹设备和系统带到你的指尖 。
Al Daffaie继续说道：“近90%的太赫兹设备使用直径约10毫米、厚度约6毫米的笨重硅透镜 。 你不可能拥有一个指尖大小的设备 ， 所以我们找到了一种摆脱它的方法 。 ”
新研究中提出的天线厚度仅为0.3毫米 ， 比困扰早期设计的笨重硅透镜薄20倍 。 “但这不仅仅是缩小尺寸 ， ” Shihab Al-Daffaie解释道 。 “我们可以将我们的太赫兹设备直接安装在平板天线上 ， 将其无缝集成到系统中 。 以前 ， 你可以将设备放在镜头上 ， 有点像设备中的设备 ， 但现在我们将其放在同一个平台上 。 ”
1 THz:(a)各向异性湿法蚀刻的光学图像和Meep结果 。 (b)各向同性湿法蚀刻 。
在不牺牲性能的情况下 ， 这种集成大大降低了设备所需的光功率 ， 消除了对大型激光器的需求 ， 并使发射天线与接收天线非常接近 。 “你可以把它们都放在铅笔尖上 ， ” Shihab Al-Daffaie继续说 ， 他强调 ， 使用现有技术 ， 一个设备将有两个独立的设备 ， 每个设备的直径为半米 。
模拟电场在(a)源位于硅透镜中心处的扩散 。 (b)源错位距硅透镜中心1毫米 。 (c)源置于FZP中心的最佳位置 。 (d)源距FZP中心错位1毫米 。
Al Daffaie说：“要想了解这样一个铅笔大小的装置是如何使用的 ， 可以考虑生物钟、液体或气体分析 。 例如 ， 你可以用它来测试牛奶的质量 。 你在两个天线之间滴一滴 。 发射器将太赫兹波发送到接收器 ， 接收器接收正在接受分析的物质对它们的调制 。 在本例中 ， 牛奶是用来推断其成分的 。 但请记住：太赫兹辐射也有利于无线通信 ， 所以它的美妙之处在于s的设置是 ， 同样的天线也可以将分析结果转发到智能手机或任何你想要的地方 。 \"
(a) 300 GHz的Meep FDTD仿真 。 (b) 1太赫兹 。 (c) 3太赫兹 。 用虚线矩形表示的透镜天线 。
【微型天线支持便携式生物医学、食品分析和其他纳米和太赫兹技术】来源：Design and implementation of a terahertz lens-antenna for a photonicintegrated circuits based THz systems Scientific Reports (2022). DOI:10.1038/s41598-022-05338-0
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