초렌즈는 전통적인 렌즈의 집광 및 영상 기능을 구현하는 것 외에도 메타구조 단위 설계를 통해 광장 편광, 파장 및 진폭 등을 다차원으로 제어할 수 있다. 얇은 부피, 가벼운 무게, 저비용, 쉬운 통합성으로 인해 광전자 기기 분야에서 두각을 나타내기 시작하였으며, 현재 연구의 핫이슈이자 중요한 방향이 되고 있다. 본 논문에서는 FDTD(유한차분시계열영역) 알고리즘을 사용하여 InGaAs 애벌랜치 탐지기에 기반한 초렌즈를 설계 및 최적화하였으며, 초렌즈의 집광 효율과 투과율을 평가하였다. 시뮬레이션 결과 초렌즈가 입사광을 탐지기의 광민감 영역으로 집속시켜 투과율이 82.8%에 달하였고, 목표 초점거리 150 μm, 초렌즈 반경 50 μm일 때 집광 효율은 84.89%에 달하였다. 투과율을 더욱 향상시키기 위해 초렌즈 표면에 AR(안티 리플렉션) 층을 추가하였다. 결과에 따르면 300 nm 두께의 SiO₂ 층은 최대 투과율 86.6%, 250 nm 두께의 SiN 층은 최대 투과율 87.6%에 도달하였으며, AR 층이 없을 때보다 각각 3.8% 및 4.8% 증가하였다. 마지막으로 집적 초렌즈가 적용된 탐지기의 흡수 영역 내 광장 에너지가 초렌즈가 없는 탐지기 대비 250.96배 상승하여 탐지기의 응답도를 크게 향상시킬 것으로 계산되었다. 본 논문은 단일 칩 통합 초렌즈 애벌랜치 탐지기 설계안을 제안하여 탐지기 광민감 영역 외부에 입사하는 빛을 광민감 영역으로 집속시키고 대역폭 손실 없이 탐지기의 양자 효율을 향상시켜 고응답도, 광대역 애벌랜치 탐지기 설계에 새로운 아이디어를 제공한다.

초렌즈;탐지기;집광 효율;양자 효율