Details

Данная работа посвящена разработке дифракционных линз для широкого диапазона терагерцовых частот. Была разработана универсальная методика расчета дифракционных линз. Было произведено численное моделирование бинарных, четырехуровневых фазовых пластин из высокоомного кремния, рассчитанных для фокусирования излучения с частотой 0.1 ТГц и 0.14 ТГц. Также было произведено моделирование киноформов пятого порядка, рассчитанных для работы на частоте 0.5 ТГц, отличающихся расчетным показателем преломления. На основании результатов моделирования был сделан вывод о влиянии отклонений значения расчетного показателя преломления от показателя преломления материала порядка 0.1–0.2 на итоговые характеристики дифракционных линз. Было произведено измерение показателя преломления материала, использовавшегося для 3D печати дифракционных линз (COC TOPAS). Были изготовлены киноформы первого порядка с различными расчетными показателями преломления (порядок отличия 0.01), киноформы были измерены ТГц камерой, было произведено сравнение их эффективности с эффективностью рефракционной линзы (фокусирование монохроматического излучения с частотой 0.14 ТГц), а также было определено влияние ошибки при определении показателя преломления материала порядка 0.01 на характеристики дифракционных линз. Был изготовлен широкополосный киноформ пятого порядка и измерен на терагерцовом импульсном спектрометре (получен спектр модуля амплитуды сфокусированного электрического поля в диапазоне 0.1–1.5 ТГц). Был сформулирован критерий широкополосности для дифракционных линз.

The given work is devoted to the development of diffraction lenses for a wide range of terahertz frequencies. A universal method for the calculation of diffraction lenses was developed. Numerical simulation of binary, four-level phase plates made of high-resistance silicon, designed to focus radiation with a frequency of 0.1 THz and 0.14 THz, was performed. Also, a simulation of fifth-order kinoforms with different calculated refractive index was performed, calculated for the operation at a frequency of 0.5 THz. Based on the simulation results, it was concluded that deviations of the calculated refractive index value from the real one of the order 0.1-0.2 on the final characteristics of diffraction lenses. The refractive index of the material used for 3D printing of diffraction lenses (COC TOPAS) was measured. First-order kinoforms with different calculated refractive indices (order of difference 0.01) were made, the kinoforms were measured by THz camera, their efficiency was compared with the efficiency of a refractive lens (focusing of monochromatic radiation with a frequency of 0.14 THz), and the influence of errors in determining the refractive index of the material of the order of 0.01 on the characteristics of diffraction lenses was defined. A broadband fifth order kinoform was manufactured and measured using by a terahertz pulse spectrometer (the spectrum of the amplitude modulus of the focused electric field in the range 0.1–1.5 THz was obtained). A broadband criterion for diffraction lenses was formulated.