Superlinsen können neben den herkömmlichen Funktionen von Linsen wie Fokussierung und Bildgebung durch das Design von Metazellen multidimensionale Steuerung über Polarisation, Wellenlänge und Amplitude des Lichtfelds ermöglichen. Aufgrund ihrer dünnen Bauform, ihres geringen Gewichts, niedriger Kosten und leichten Integration treten sie zunehmend im Bereich photonischer Geräte hervor und sind zu einem aktuellen Forschungsschwerpunkt und wichtigen Trend geworden. In dieser Arbeit wird der Finite-Difference-Time-Domain-Algorithmus (FDTD) verwendet, um eine auf einem InGaAs-Lawinendetektor basierende, vor Ort integrierte Superlinse zu entwerfen und zu optimieren sowie die Fokussierungseffizienz und Transmission der Superlinse abzuschätzen. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die Superlinse das einfallende Licht auf den lichtempfindlichen Bereich des Detektors fokussiert, mit einer Transmission von 82,8 % und einer Fokussierungseffizienz von 84,89 % bei einer Zielbrennweite von 150 μm und einem Superlinsenradius von 50 μm. Zur weiteren Erhöhung der Transmission wird eine Antireflexschicht (AR Layer) auf die Oberfläche der Superlinse aufgebracht. Die Ergebnisse zeigen, dass eine 300 nm dicke SiO₂-Schicht eine maximale Transmission von 86,6 % erreicht, und eine 250 nm dicke SiN-Schicht eine maximale Transmission von 87,6 %, was eine Steigerung um 3,8 % bzw. 4,8 % im Vergleich zur Superlinse ohne AR-Schicht bedeutet. Schließlich wird berechnet, dass die Lichtfeldenergie im Absorptionsbereich des mit der Superlinse integrierten Detektors um das 250,96-fache gegenüber dem Detektor ohne Superlinse erhöht wird, was die Empfindlichkeit des Detektors erheblich verbessert. In diesem Artikel wird ein Designkonzept für einen Lawinendetektor mit monolithisch integrierter Superlinse vorgestellt, die das außerhalb des lichtempfindlichen Bereichs einfallende Licht in diesen konzentriert und die Quanteneffizienz des Detektors bei Erhaltung der Bandbreite erhöht, wodurch neue Ansätze für die Entwicklung von hochsensitiven Lawinendetektoren mit großer Bandbreite geschaffen werden.

Superlinse;Detektor;Fokussierungseffizienz;Quanteneffizienz