A New Method for Simulating Power Flow Density Focused by a Silicon Lens Antenna Irradiated with Linearly Polarized THz Wave

Authors

Catur Apriono, Graduate School of Science and Technology, Shizuoka University, 3-5-1 Johoku, Nakaku, Hamamatsu 432-8011, Japan
Eko Tjipto Rahardjo, Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Indonesia, Depok 16424, Indonesia
Norihisa Hiromoto, Graduate School of Science and Technology, Shizuoka University, 3-5-1 Johoku, Nakaku, Hamamatsu 432-8011, JapanFollow

Abstract

A terahertz system uses dielectric lens antennas for focusing and collimating beams of terahertz wave radiation. Linearly polarized terahertz wave radiation has been widely applied in the terahertz system. Therefore, an accurate method for analyzing the power flow density in the dielectric lens antenna irradiated with the linearly polarized terahertz wave radiation is important to design the terahertz systems. In optics, ray-tracing method has been used to calculate the power flow density by a number density of rays. In this study, we propose a method of ray-tracing combined with Fresnel’s transmission, including transmittance and polarization of the terahertz wave radiation to calculate power flow density in a Silicon lens antenna. We compare power flow density calculated by the proposed method with the regular ray-tracing method. When the Silicon lens antenna is irradiated with linearly polarized terahertz wave radiation, the proposed method calculates the power flow density more accurately than the regular ray-tracing.

Bahasa Abstract

Metode Baru untuk Simulasi Kerapatan Arus Daya yang Difokuskan pada Antena Lensa Silicon Teradiasi Menggunakan Gelombang THz Terpolarisasi Linier. Sistem terahertz menggunakan antena lensa dielektrik untuk membuat sinar radiasi gelombang terahertz menjadi fokus dan paralel. Polarisasi linier radiasi gelombang tetrahertz telah banyak diterapkan dalam sistem terahertz. Oleh karena itu, metode yang akurat untuk menganalisis kerapatan arus listrik pada antena lensa dielektrik yang teriradiasi dengan polarisasi linier radiasi gelombang terahertz diperlukan untuk merancang sistem terahertz. Dalam optik, metode ray-tracing telah digunakan untuk menghitung kerapatan arus listrik dengan kerapatan jumlah sinar. Dalam studi ini, kami mengusulkan metode ray-tracing dikombinasikan dengan transmisi Fresnel, termasuk transmisi dan polarisasi radiasi gelombang terahertz untuk menghitung kerapatan arus listrik di antena lensa silikon. Kami membandingkan kerapatan arus listrik yang dikalkulasi dari metode yang diusulkan dengan metode ray-tracing yang reguler. Ketika antena lensa silikon disinari dengan polarisasi linear radiasi gelombang terahertz, metode yang diusulkan mengkalkulasi kerapatan arus listrik dengan lebih akurat dibandingkan ray-tracing reguler.

References

1. C. Armstrong, IEEE Spectrum. 49 (2012) 36.
2. N. Kapowicz, H. Zhong, C. Zhang, K.-I. Lin, J.-S. Hwang, J. Xu, X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 86 (2005) 054105.
3. C. Jördens, M. Koch, Opt. Eng., 47/3 (2008) 037003.
4. A. Fitzgerald, B. Cole, P. Taday, J. Pharm. Sci. 94/1 (2005) 177.
5. M. Nagel, P.H. Bolivar, M. Brucherseifer, H. Kurz, A. Bosserhoff, R. Büttner, Appl. Phys. Lett. 80/1 (2002) 154.
6. M. Aoki, M. Takeda, N. Hiromoto, Makara J. Technol. 17/1 (2013) 1.
7. C. Fattinger, D. Grischkowsky, Appl. Phys. Lett. 54/6 (1989) 490.
8. F. Formanek, M.-A. Brun, T. Umetsu, S. Omori, A. Yasuda, Appl. Phys. Lett. 94/2 (2009) 021113.
9. W.B. Dou, Z.L. Sun, Int. J. Infrared Millimeter Waves. 16/11 (2002) 1993.
10. D. Burghoff, T.-Y. Kao, D. Ban, A.W. M. Lee, Q. Hu, J. Reno, Appl. Phys. Lett. 98/6 (2011) 061112.
11. K. Kan, J. Yang, A. Ogata, S.S.T. Kondoh, K.N.I. Nozawa, T. Toigawa, Y. Yoshida, H. Kitahara, K. Takano, M. Hangyo, R. Kuroda, H. Toyokawa, Appl. Phys. Lett. 102/22 (2013) 221118.
12. D. Filipovic, S. Gearhart, G. Rebeiz, IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 41/10 (1993) 1738.
13. A. Baryshev, J. Baselmans, A. Freni, G. Gerini, H. Hoevers, A. Iacono, A. Neto, IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 1/1 (2011) 112.
14. D. Filipovic, G. Gauthier, S. Raman, G. Rebeiz, IEEE Trans. Antennas Propag. 45/5 (1977) 760.
15. M. Alonso-delPino, IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett. 12 (2013) 84.
16. T. Nitta, M. Naruse, Y. Sekimoto, K. Mitsui, N. Okada, K. Karatsu, M. Sekine, H. Matsuo, T. Noguchi, Y. Uzawa, M. Seta, N. Nakai, IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 3/1 (2013) 56.
17. S.-W. Lee, M.S, Sheshadri, V. Jamnejad, R. Mittra, IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 1/1 (1982) 12.
18. D.M. Hailu, I. A. Ehtezazi, S. Safavi-Naeini, IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett. 8 (2009) 37.
19. B. Chantraine-Bares, R. Sauleau, L. Le Coq, K. Mahdjoubi, IEEE Trans. Antennas Propag. 53/3 (2005) 1069.
20. D.M. Hailu, I.A. Ehtezazi, M. Neshat, G.S.A. Shaker, S. Naeini, IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 1/2 (2011) 425.
21. C. Ronne, L. Thrane, P. Astrand, K. Mikkelsen, S. Kediding, J. Chem. Phys. 107 (1997) 5319.
22. C. Apriono, E.T. Rahardjo, N. Hiromoto, Infrared Phys. Technol. 69 (2015) 102.
23. N. Karpowicz, H. Zhong, C. Zhang, K.-I. Lin, J.-S. Hwang, J. Xu, X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 86/5 (2005) 054105.

Recommended Citation

Apriono, Catur; Rahardjo, Eko Tjipto; and Hiromoto, Norihisa (2015) "A New Method for Simulating Power Flow Density Focused by a Silicon Lens Antenna Irradiated with Linearly Polarized THz Wave," Makara Journal of Technology: Vol. 19: Iss. 2, Article 3.
DOI: 10.7454/mst.v19i2.3035
Available at: https://scholarhub.ui.ac.id/mjt/vol19/iss2/3