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光电子信息技术在传感器中的应用前景随着科技的不断发展，传感器成为了当今高科技领域的一项重要技术。
传感器通过感知和检测物理量，并将其转化为电信号，为各领域的自动化、智能化提供了支持。
而光电子信息技术在传感器中的应用，则是传感器领域中的一个热门研究方向，具有广阔的应用前景。
一、光电子信息技术的介绍光电子信息技术是光学、电子学和计算机科学的交叉学科，其核心是利用光子学和电子学的物理性质，实现电子信息的读写和处理。
它具有信息传输速度快、信号噪声比高、能耗低等优点，在通讯、能源、医学、环境监测等领域得到了广泛应用。
二、光电子信息技术在传感器中的应用1. 光纤传感器光纤传感器是一种利用光纤作为传感元件的传感器，由于光纤具有光学、电学和机械学三种传感能力，因此它可以实现多种物理量的测量。
例如，温度、压力、湿度、形变等。
其中，光纤温度传感器是一种重要应用，它可以通过测量光纤传输中光信号的相位或强度变化，实现对温度的测量。
在汽车、电力、医疗等领域，光纤传感器已经广泛应用。
2. 光学成像传感器光学成像传感器是一种能够将光信号转化为电信号的传感器。
它常用于摄像头、照相机等设备中，以实现对光信号的采集和处理。
随着图像处理技术的不断发展，越来越多的应用场景需要高精度、高分辨率的成像。
光学成像传感器可以通过提高像素数量和像素大小等方式，提高图像质量。
此外，利用光学成像传感器，还可以实现智能机器人、自动驾驶等领域的应用。
3. 光电探测器光电探测器是一种将光信号转化为电信号的传感器，它主要用于测量光强度、光功率等。
光电探测器的应用非常广泛，例如太阳能电池板、水质监测、光学通讯等。
在太阳能电池板领域，光电探测器可以通过反射和散射效应，实现对太阳光的高效收集和转化。
在水质监测领域，光电探测器可以通过测量光的散射和吸收来识别水中的污染物。
在光学通讯领域，光电探测器可以通过检测光信号的光强度和光相位变化来实现高速数据传输。
三、光电子信息技术在传感器中的未来发展随着信息技术的不断进步，光电子信息技术也在持续发展。
《用于光伏器件的光学天线的FDTD仿真》篇一一、引言随着科技的发展，光伏器件在可再生能源领域中扮演着越来越重要的角色。
光学天线作为光伏器件的关键组成部分，其性能的优化对于提高光伏器件的转换效率和稳定性至关重要。
时域有限差分（FDTD）方法作为一种有效的电磁场仿真方法，被广泛应用于光学天线的设计和性能评估。
本文将详细介绍使用FDTD 方法对用于光伏器件的光学天线进行仿真的过程。
二、FDTD方法简介FDTD是一种计算电磁场传播的数值技术，它通过在时间和空间上对麦克斯韦方程进行离散化，从而模拟电磁波的传播和散射。
该方法具有计算效率高、适用范围广、能够处理复杂结构等优点，因此在光学、电磁学等领域得到了广泛应用。
三、光学天线设计及仿真模型建立光学天线的设计是光伏器件性能优化的关键。
在本文中，我们将设计一种用于光伏器件的光学天线，并使用FDTD方法建立仿真模型。
首先，根据光学天线的功能和性能要求，确定其几何结构、材料属性等参数。
然后，利用FDTD软件建立三维仿真模型，并设置相应的边界条件和光源。
四、仿真过程及结果分析在建立好仿真模型后，我们开始进行FDTD仿真。
仿真过程中，通过观察电磁场的传播和散射情况，分析光学天线的性能。
首先，我们观察光学天线在不同波长下的吸收效率，以评估其光谱响应性能。
其次，我们分析光学天线的电场分布，以了解其电磁场耦合效率和能量传输情况。
此外，我们还可以通过仿真结果优化光学天线的结构参数，以提高其性能。
通过仿真结果的分析，我们可以得出以下结论：1. 光学天线的结构对光伏器件的转换效率具有重要影响。
合理设计光学天线的结构参数，可以显著提高光伏器件的转换效率。
2. FDTD方法可以有效地模拟光学天线的性能，为光伏器件的设计和优化提供有力支持。
3. 通过仿真结果的优化，我们可以进一步改进光学天线的性能，提高光伏器件的稳定性和可靠性。
五、结论本文介绍了使用FDTD方法对用于光伏器件的光学天线进行仿真的过程。
《用于光伏器件的光学天线的FDTD仿真》篇一一、引言随着光伏器件的快速发展，光学天线在提高光伏器件的光电转换效率方面发挥着越来越重要的作用。
为了更好地理解和优化光学天线的性能，本文采用时域有限差分法（Finite-Difference Time-Domain，FDTD）对用于光伏器件的光学天线进行仿真分析。
本文首先介绍了FDTD仿真的基本原理及其在光学天线仿真中的应用，然后详细描述了仿真的模型、方法和过程，最后对仿真结果进行了深入分析和讨论。
二、FDTD仿真的基本原理及其在光学天线仿真中的应用FDTD是一种基于电磁场理论、时域差分法的电磁仿真方法，通过离散时间空间中的电场和磁场来模拟电磁波的传播和散射过程。
在光学天线仿真中，FDTD可以模拟光学天线在不同波长、不同角度的光照下的电磁响应，从而分析光学天线的性能。
三、仿真模型、方法和过程1. 模型建立本文以一种典型的光伏器件光学天线为研究对象，利用电磁仿真软件建立三维仿真模型。
模型包括光学天线、光伏器件以及周围环境等部分。
在模型中，对各部分的材料属性、尺寸参数等进行了详细设置。
2. 仿真方法采用FDTD方法对模型进行仿真分析。
在仿真过程中，设定不同波长、不同角度的光源，模拟实际环境中的光照条件。
同时，通过监测模型中的电场、磁场等物理量，分析光学天线的性能。
3. 仿真过程（1）建立仿真模型并设置材料属性、尺寸参数等；（2）设定光源及边界条件；（3）运行FDTD仿真程序，监测电场、磁场等物理量；（4）分析仿真结果，优化光学天线性能。
四、仿真结果分析1. 电场分布分析通过分析仿真结果中的电场分布图，可以观察到光学天线在不同波长、不同角度的光照下的电场分布情况。
电场分布的均匀性和强度直接影响着光伏器件的光电转换效率。
因此，通过优化光学天线的结构参数和材料属性，可以提高电场的均匀性和强度，从而提高光伏器件的效率。
2. 光学天线性能指标分析通过对仿真结果中的光学天线性能指标进行分析，可以评估光学天线的性能。
一种典型的卡塞格伦光学天线的设计与分析作者：黄凯刘海峰来源：《科技创新导报》 2014年第14期黄凯刘海峰(成都理工大学工程技术学院乐山 614000)摘要：基于空间光通信中的卡塞格伦光学天线的重要性，文中介绍了一种典型的卡塞格伦光学天线设计，利用CODE-V软件进行了仿真，并分析了发散角（半角）为2.8263o的点光源在卡塞格伦光学天线中传输的特点。
最后，利用MATLAB软件仿真了发射光束发散角与点光源偏离焦点距离之间的关系图。
关键词：卡塞格伦光学天线主镜次镜中图分类号：TN822 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)05(b)-0057-02光学天线是当代空间光通信发展的重要组成部分，目前国内外已研制出各种光学天线系统[1]。
卡塞格伦光学天线作为光学发射和接收天线，其突出的优点有：(1)口径可以做得较大，不产生色差且可用波段范围较宽[2]；(2)采用非球面镜后，有较大的消像差能力[3]；(3)可以做到收发合一。
本文设计了一种典型卡塞格伦光学天线，并讨论了点光源在其中传输的特点。
1 卡塞格伦光学天线的设计1.1 卡塞格伦光学天线设计的理论推导我们都知道，遮挡比的增加，会使得天线的增益有所下降。
在具体设计光学天线时，应选择合适的遮挡比，在保证系统像差的要求下，尽量降低遮挡比α，但是它不能太小，因为那样将会降低天线增益。
综合分析各种因素，遮挡比取0.2较为合适。
如图1，设主镜的曲线方程为:,次镜曲线方程为：其中d表示两曲线顶点间距，a为双曲线的实轴，b为双曲线的虚轴。
设f为主镜焦距，F1为次镜的左焦点，α为系统的遮挡比，主镜口径为D1，次镜口径为D2。
设天线系统的放大倍数为β，双曲线焦距为2c，θ0为点光源的最大发散角（半角），θ4为发射光束的发散角。
当从次镜左焦点F1发出的光线射到次镜上，经两次反射后，出射光必为平行光。
根据光线传输的反射定律，以及相似三角形原理，可以得到以下方程：线的仿真根据以上理论，本文设计的卡塞格伦光学天线参数是：主镜直径150mm，次镜直径30mm，系统的放大倍数为5倍，系统的遮挡比为0.2，其模型图仿真如图2所示。
光学天线特性的研究摘要：本文主要探讨了光学天线的特性研究。
光学天线是一种新型的天线，可以利用光子学原理实现极高的增益、灵敏度和选择性，并能够在光学和无线电频段实现天线尺寸的小型化。
本文首先介绍了光学天线的基本概念和工作原理，然后分析了光学天线的特性及其优缺点。
接着，对光学天线的研究和应用进行了阐述和总结。
最后，探讨了光学天线未来的发展趋势和应用前景。
关键词：光学天线，增益，灵敏度，选择性，尺寸小型化引言天线是现代通信系统的重要组成部分之一，它们是信号传输的关键设备。
其中，光学天线是一种新型的天线，它具有比传统天线更高的增益、灵敏度和选择性，同时也能实现天线尺寸的小型化。
光学天线的研究早在1990年代就开始了，但直到近年来，随着纳米技术和光子学的发展，它才成为了一个备受关注的研究领域。
本文旨在探讨光学天线的特性和优势，并对其研究和应用进行总结和展望。
一、光学天线的基本概念和工作原理光学天线是一种基于光子学原理的无线电天线。
它由纳米结构组成，利用这些结构来控制光信号的传播和反射。
光学天线一般由两部分组成：天线元件和光学放大器。
其中，天线元件是用于接收或发射电磁波的部件，而光学放大器则是用于放大光信号的器件。
光学天线的工作原理是基于纳米结构的表面等离子体共振（Plasmonics）现象。
表面等离子体共振现象是指在金属与介质之间的交界面上，存在一种能量极高的电子云振荡现象。
当光通过这个交界面时，它会与金属的电子云相互作用，从而引发等离子体共振。
这种共振现象可以产生极高的场增强效应，因此可以用于实现极高的增益和灵敏度。
二、光学天线的特性及其优缺点光学天线相比传统天线具有如下特点：1. 高增益：由于光学天线利用表面等离子体共振等原理来增强信号，因此可以实现较高的增益。
2. 高灵敏度：光学天线对于电磁场的变化非常敏感，因此可以实现更高的灵敏度。
3. 高选择性：光学天线可以实现非常高的选择性，因为它可以对不同波长的光信号进行区分。
第 45 卷 第 2 期航天返回与遥感2024 年 4 月SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING83激光通信中光学天线的隔离度研究马业辉 1,2 闫钧华 1,2 张超 1,2,3 刘剑峰 3（1 南京航空航天大学空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室，南京 211106）（2 南京航空航天大学航天学院，南京 211106）（3 北京空间机电研究所，北京 100094）摘 要 伴随激光通信组网和轻量化的需求以及收发一体化模式的普遍应用，实现光学天线发射和接收之间的高效隔离至关重要，为此文章对同轴天线与离轴天线的隔离度进行了研究。
首先采用Code V 光学设计软件分别设计了1 550 nm波段的同轴天线和离轴两反式天线，视场角为±1.5 mrad，接近衍射极限；再根据杂散光散射模型，利用分析软件进行光线追迹，模拟出隔离度；然后分别研究了在同轴天线次镜中心放置遮拦来规避开孔风险，以及在离轴天线中调整离轴量和曲率半径的方法，使同轴和离轴天线的隔离度分别提升至−69 dB和−89 dB。
结果表明，上述方法均能够有效提升光学天线的隔离度。
关键词 激光通信 光学天线 隔离度 杂散光中图分类号：TN929.1；V443+.4 文献标志码：A 文章编号：1009-8518(2024)02-0083-09DOI：10.3969/j.issn.1009-8518.2024.02.008Study on the Isolation of Optical Antennas in Laser Communication MA Yehui1,2 YAN Junhua1,2 ZHANG Chao1,2,3 LIU Jianfeng3（ 1 Key Laboratory of Space Photoelectric Detection and Perception, Ministry of Industry and Information Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 211106, China ）（ 2 College of Astronautics, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 211106, China ）（ 3 Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100094, China ）Abstract Accompanying the demands for laser communication network integration, lightweighting, and the widespread adoption of transceiver integration, achieving efficient isolation between optical antenna transmission and reception is crucial. This article thus investigates the isolation between coaxial and off-axis antennas. Initially, using Code V optical design software, coaxial antennas and off-axis two-reflective antennas operating in the 1 550 nm band were individually designed with a field of view angle of ±1.5 mrad, approaching the diffraction limit. Subsequently, based on the stray light scattering model, ray tracing was conducted using analysis software to simulate isolation. Methods were then studied to place baffles at the center of coaxial antenna secondary mirrors to mitigate aperture risk, and to adjust off-axis tilt and curvature radii in off-axis antennas. Ultimately, the isolation levels of coaxial and off-axis antennas were respectively increased to −69 dB and −89 dB. The results indicate that the aforementioned methods effectively enhance the isolation of optical antennas.Keywords laser communication; optical antenna; isolation; stray light收稿日期：2024-01-17引用格式：马业辉, 闫钧华, 张超, 等. 激光通信中光学天线的隔离度研究[J]. 航天返回与遥感, 2024, 45(2): 83-91.MA Yehui, YAN Junhua, ZHANG Chao, et al. Study on the Isolation of Optical Antennas in Laser Communication[J].Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2024, 45(2): 83-91. (in Chinese)0 引言空间激光通信技术因其高信息承载能力、优越的光学增益和强大的干扰与截获防护性能而备受关注，被认为是目前处理高速通信挑战的关键手段[1-6]。
基于表面等离子体的高增益光学天线摘要：表面等离子体共振能够产生沿金属表面传播的波，能产生许多特殊的电磁现象。
该文首先研究运用表面等离子体共振特性而设计的处于远红外波段偶极子天线的近场增强效应，而后根据尖端效应，对天线的形状进行改变，由偶极子演变到阶梯状天线，而后逐步增加天线的阶数，最后将天线的类型演化为其无穷级近似的蝶形天线。
利用有限时域差分法（FDTD），对各种形状的天线的进行研究，得到蝶形天线具有更强的场增强。
在实际的工程应用中，拥有巨大的场增强效应的光学天线可以使探测器获得更高的灵敏度，还可以使激光通信获得更长的传播距离。
关键词：光学天线表面等离子体（SPP）场增强因子共振表面等离子体共振自人们掌握它的激发方式以来就因为它的有别于普通电磁波物理性质而引起人们极大的兴趣和关注，成为当前电磁和光电子领域非常受到关注的的研究领域之一。
该文基于在贵金属表面激发表面等离子体的前提下，研究在特定波段下不同形状的光学天线的增益情况，从而得到优化后的具有极大场增强因子的光学天线模型。
从激光通信理论中我们知道由于地表附近的大气中存在雨、雪、氧气分子，氮气分子，以及气体溶胶等等粒子的色散与吸收作用，因而只有少数的几个光波段能够进行通信，一般说来主要是以下的三个波段：1～2.5?μm，3～5?μm，8～14?μm。
由于不同高度大气的分布情况不同，因而不同的高度对应不同的波段。
对于 5 km的高度和10?km的高度，8～14?μm红外长波的透射率最大。
另外一方面，通常用于大气通信的激光器为二氧化碳激光器，其波长为10.6?μm，正处于最后一个通信波段。
同时用于人体红外探测的峰值波长为9.65?μm也处于第三通信波段，基于此，第三个通信窗口是我们研究的重点。
同时以上两个工程应用面临一个最为重要的问题就是需要高增益的天线以提高探测的灵敏度和增加激光通信的距离。
基于以上背景，该文主要探究在表面等离子共振下不同天线的场增强因子。
光学天线天线，按维基百科的定义，"是一种用来发射或接收无线电波—或更广泛来讲—电磁波的器件"。
例如，在无线通信系统中，天线被用于发射与接收射频与微波波段的电磁波。
而在我们的智能手机中，就有内置的平面倒F天线(PIFA)，用于接收和辐射射频波段在2.4GHz和5GHz的电磁波信号。
偶极子天线由于天线对电磁波的调控作用服从经典电磁学的基础方程，也即麦克斯韦方程(MaxwellEqu ations)，而麦克斯韦方程在形式上具有频率(波长)不变性，也就是说，麦克斯韦方程组并没有限制天线的工作波长。
因此，在射频波段电磁天线的诸多功能(例如频率选择表面，相控阵雷达等)，逻辑上也可以在光频段实现。
从尺度上来看，天线的工作波长λ与天线尺度L是线性相关的。
以最简单的1/2波长偶极子天线(dipole antenna)为例，它由两根1/4波长单极子天线(monopole antenna)组成，其长度是工作波长λ的一半。
对于工作900MHz的射频天线，其长度为估算为L=λ/2=(3e 8m/s/900e6/s)/2=0.167m。
而工作波长在可见光的天线，其长度估算为L=λ/(2 n)，这里n为天线所处的介质环境的折射率[2]。
对于工作波长为680nm(红光)的光学天线，假设其制备衬底为硅，则L=λ/(2n)=680nm/2/3.4=100nm。
可见，对光学天线(光频段电磁天线)的研究，首先要解决的是要能实验制备与光波长尺度可比拟，乃至比光波长尺度还要小的微纳结构。
光学天线近年来，随着以电子束刻蚀(Electron Beam Lithography)和聚焦离子束刻蚀(Focused Ion Beam Lithography)为代表的“至顶向下”式纳米加工技术的日趋成熟，大规模加工纳米尺度的金属与介质结构成为可能，光频段电磁天线(简称光学天线)的研究也随之成为研究热点。
电子束曝光对光学天线的研究很广泛，这里只做大致的梳理与分类，以抛砖引玉。
1.亚波长尺度的光场聚焦：与射频波段的偶极子天线相类比，光学天线可以将自由空间中的光频电磁波汇聚于天线表面亚波长尺度的空间内，极大提高了光子的态密度，因此被广泛应用于突破衍射极限，并增强光与物质的相互作用(light-matterinteraction)。
2.光吸收与光热转换：制备光学天线的材料与制备微波波段电磁天线的材料一样，可以是金，银，铝，铜等常见金属。
然而，金属材料在光频段已经不再像微波波段那样可以等效为完纯导体，而是对电磁波具有巨大损耗，也即材料折射率的虚部相对实部不再是无穷大。
这一特性使得光学天线对光的损耗增大，可以用作光学吸收器(absorber)。
而光学天线吸收的光能最后被转化成热能，体现为温度的上升。
该特性被用于热红外探测器，太阳能(ther mal photovoltaic），以及肿瘤的治疗(photothermal cancer therapy)。
3.光学滤波，偏振选择与相位操控：当光学天线被制备成阵列，又有了诸多新奇而有趣的特性。
前面说过，在微波波段，有频率选择表面(Frequency Selective Surface)和相控阵雷达(Phased Array Antenna)的概念。
而在光频段，同样可以利用光学天线阵列实现光波的滤波，偏振选择，以及相位操控。
例如，最新一期的Science封面文章，就是利用基于光学天线阵列(Nanoantenna array)的光学超表面(Metasurface)，对平面圆偏振光各点的相位进行调控，从而实现可见光波段的超薄平面式成像透镜。
可见，经过巧妙设计的光学天线及其阵列，有望将传统光学元件(滤光片，偏振片，成像透镜等等)的诸多功能压缩至光学薄膜的厚度上加以实现，也即平面光学元件(FlatOptics)。
目前光学天线是科研界的一个研究热点，研究角度与应用场合也较为广泛，各种基于光学天线的新研究领域层出不穷，因此本文难免挂一漏万，只能起到抛砖引玉的作用。
纳米光学天线研究现状及进展1纳米光学天线基本结构和原理目前研究的纳米光学天线多为对称振子结构，由两片金属薄膜和反馈间隙构成（图1）。
共振天线的长度取决于入射光的波长。
从理论上来说，共振时天线长度约为入射光波长的一半，可实际上却比入射光波长的一半要小得多[7]。
纳米天线振子臂形状除了图1（a）所示长方形外，也可以为梯形，蝴蝶结形等（图1（b）、图1（c））。
薄膜材料多为金、银，也可用碳纳米管制成。
纳米光学天线的基本原理是基于金属孔超常透射现象。
虽然实验上已经多次证明存在金属孔超常透射，但物理机制还没有完全搞清楚，尚存在相互矛盾的争议，因此，关于纳米光学天线的实现聚焦和增强的机制也不是十分清楚。
较为认同的理论是，当光照射在这些纳米天线上发生衍射和散射时，将会在其表面产生表面等离子体激元（SPPs）。
这些SPPs波长较小，一部分由于隧道效应穿透到小孔的另一面，在金属薄膜足够薄的时候，金属上下表面的SPPs将会发生重叠实现共振增强。
但关于SPPs在其中的作用还有另外一种说法：当入射波矢与天线SPPs波矢匹配时，发生等离激元共振（SPR），共振效应产生强的自由电子集体振荡，在反馈间隙边缘。
振子两端出现时变异种电荷，由于反馈间隙很小，静电耦合很强，从而获得巨大的场增强[8]。
也有人从天线结构出发给出了天线增强因子，认为影响场增强因子L=LLR LQS LSPP R，其中，(Lightning rod effect LLR)描述尖端效应，(qusi-static LQS)描述准静态因素，(the plasmon re－sonance LSPPR)描述表面等离子共振因素。
(a)长方形(b)梯形(c)蝴蝶结形图1纳米光学天线振子结构图示2纳米光学天线研究进展目前，纳米光学天线的应用研究主要集中在超衍射极限成像、新型近场光学探针、太阳能的转化效率、纳米尺度内光信息的传播控制、纳米光刻等多个领域。
2.1超衍射极限成像传统成像系统受衍射极限限制，聚焦光斑无法做到纳米量级，从而限制其分辨率。
使用光学天线可以实现超衍射极限成像。
2006年，Harvard小组在波长为830nm商业激光二极管上制作了两个130nm长、50nm宽、中间间隔为30nm的金偶极天线，成功地将光束集中到只有30nm的点上[15]。
高聚光性的纳米光学天线突破了激光应用的极限，可在一张DVD盘中容纳数百部电影片。
2007年，微型半导体量子级联(QC)激光器发明人之一—哈佛大学的Federico Capasso 教授设计出了一种光学天线，通过在QC激光器上安装该天线，实现了纳米级的精度对激光点聚焦，从而可以使QC激光器执行亚微米级的扫描。
进一步的研究还表明，这种结构可使分辨率提高到照明波长的百分之一。
使用这种更加聚焦的QC激光的频谱－光子扫描仪能够实时地对从半导体到医疗样本的各种表面的亚微米级化学成分进行成像。
这种新型装置将光学天线和激光结合起来，只由少量零件构成。
相比之前的其它技术，它的体积更小，有更好的信噪比。
2.2高分辨近场光学显微镜传统近场光学显微镜探测的是样品表面的倏逝场。
为提高分辨率，要求扫描探针很细（纳米量级），然而，探针太细就会极大地减少耦合进入探针的光强，分辨率反而下降，因此，分辨率的进一步提高已经面临技术瓶颈。
2007年，Bert Hecht[9]小组在原子力显微镜探针端面制作一个蝴蝶结形纳米光学天线，天线总长度约为一个波长，反馈间隙大约50nm，用来观测量子点的荧光效应，发现有量子发射增强现象，理论预测探针分辨率大小约为反馈间隙大小。
我们将40nm×90nm×5nm反馈间隙10nm的长方形偶极天线加在直径为100nm的光纤探针顶端，探测大小为600nm×600nm×100nm金属薄膜上100nm×100nm方孔的近场成像。
入射光波长为830nm，TE极化波。
通过扫描图像分析，发现其分辨率约为90nm，灵敏度有二个数量级的提高(图2、图3、图4)。
图2实验装置示意图2.3高效率太阳能电池传统的太阳能电池面板接收波段多位于可见光波段，只能接收白天的可见光，在阴暗天气尤其是夜晚，这些面板几乎不起什么作用，因此转换效率较低，目前光电转化效率最多在40%左右。
如果在太阳能电池面板集成可以接收中红外线的纳米光学天线，则太阳能电池无论白天还是夜晚都可以接收大量中红外线，有望大幅度提高太阳能的转化效率。
另外，纳米天线还可提高太阳能吸收的截面积，增加量子产额，进一步提高太阳能电池的转化效率。
美国能源部爱达荷州国家实验室（U.S.Department of Energy’s Idah o National Laboratory，INL）研制组负责人Steven Novack与INL的工程师D ale Kotter，MicroContinuum公司的W.Dennis Slafer和密苏里州大学的Patric k Pinhero正在合作研发用于太阳能面板的纳米光学天线。
这种天线由细小的螺旋形或金色方块排列在聚乙烯材料上，成功收集到了红外线，太阳能吸收效率有望接近80%。
图3聚焦离子束加工的天线原子力探针扫描电子显微成像端面图图4聚焦离子束加工的天线原子力探针扫描电子显微成像侧面图2.4纳米光刻（nanolithography）在目前加工制作电子电路的工艺水平下，如利用消逝波近场光刻、纳米压印光刻、扫描探针光刻、表面等离子体辅助纳米光刻等技术，最小的特征尺寸大约为50nm，然而，新型的光刻技术要求能够加工纳米尺度的集成回路。
消逝波近场光刻虽然突破了传统的衍射极限，但光的透过效率比较低且对比度也比较差。
采用远紫外线光或短波长光作为光刻的光源，可以扩展传统光学光刻技术，但光刻成本会有大幅提高，同时，光刻所需的光学系统也将变得更为复杂。
如果将光学天线引入到光刻技术，成本低，又不受衍射极限的限制，还可以采用长波长的可见光来照明标准的光敏层，制作出亚波长尺寸的结构。
将80±5nm，间隔从16-40nm的蝴蝶结形金偶极天线阵列集成在硅衬底上，上面覆盖75nm光刻胶，在波长800nm，能量为27mJ的入射光照射上，在光刻胶上形成的特征长度大约为30nm[12]。
2.5高效量子单光子源目前，每个脉冲产生一个光子的器件已经研制成功，存在的问题是如何把产生的光子沿某一特定方向高效率地发射出去。
光子晶体、介质球、金属表面、光学微腔结构都可以改变光场方向，而共振光学天线对光场的改变更为局限化。
它能将入射光场有效限制在亚波长区域，也可使纳米尺度的小颗粒辐射强度显著增强，同时改变辐射方向。
实验证明，将光学天线等离子模调到与附近分子的电子跃迁频率产生共振时，发光分子与天线产生足够强的耦合，就可以控制发光的方向。
