Darbe pristatomi kompaktiški silicyje
suformuoti difrakciniai Frenelio lęšiai, skirti terahercinio
dažnio (THz) vaizdinimo sistemoms. Jie pagaminti naudojant
lazerinės abliacijos technologiją. Šiuo metodu silicio
paviršiuje suformuota 5 ir 10 mm židinio nuotolio difrakcinė
zoninė plokštelė su skirtingais fazinio kvantavimo lygiais
pasiekiant beveik tolygų sferinį paviršių, reikalingą efektyviam
THz spinduliuotės fokusavimui. Šių lęšių skersmuo siekia iki 50
mm, o skaitinė apertūra neviršija 0,86 mm. Fokusavimo
efektyvumas ištirtas matuojant Gauso pluošto intensyvumo
pasiskirstymą židinio plokštumoje ir optinės ašies kryptimi.
Įvertintas sufokusuoto Gauso pluošto sąsmaukos plotis ir
kiekvienos Frenelio lęšio konfigūracijos židinio gylis.
Išmatavus fazinio kvantavimo skaičiaus įtaką fokusuotos
spinduliuotės amplitudei nustatyta, kad 8 pazonių difrakcinio
lęšio fokusavimo efektyvumas sotinasi, kai pralaidumo
koeficientas pasiekia daugiau nei 90 %. Atlikti THz vaizdinimo
eksperimentai parodė, kad naudojant tvirtą 50 mm Frenelio lęšį
galima pasiekti geresnę nei 1 mm skyrą ties 580 GHz dažniu.
References
/
Nuorodos
[1] P. Lopato, G. Psuj, and B. Szymanik, Nondestructive
inspection of thin basalt fiber reinforced composites using
combined terahertz imaging and infrared thermography, Adv.
Mater. Sci. Eng.
2016, 1–13 (2016),
https://doi.org/10.1155/2016/1249625
[2] K.W. Kim, K.-S. Kim, H. Kim, S.H. Lee, J.-H. Park, J.-H.
Han, S.-H. Seok, J. Park, Y. Choi, Y.I Kim, J.K. Han, and J.-H.
Son, Terahertz dynamic imaging of skin drug absorption, Opt.
Express
20(9), 9476–9484 (2012),
https://doi.org/10.1364/OE.20.009476
[3] J.A. Zeitler, P.F. Taday, D.A. Newnham, M. Pepper, K.C.
Gordon, and T. Rades, Terahertz pulsed spectroscopy and imaging
in the pharmaceutical setting – a review, J. Pharm. Pharmacol.
59(2),
209–223 (2007),
https://doi.org/10.1211/jpp.59.2.0008
[4] I. Kašalynas, R. Venckevičius, L. Minkevičius, A. Sešek, F.
Wahaia, V. Tamošiūnas, B. Voisiat, D. Seliuta, G. Valušis, A.
Švigelj, and J. Trontelj, Spectroscopic terahertz imaging at
room temperature employing microbolometer terahertz sensors and
its application to the study of carcinoma tissues, Sensors
16(4),
432 (2016),
https://doi.org/10.3390/s16040432
[5] L. Minkevičius, S. Indrišiūnas, R. Šniaukas, B. Voisiat, V.
Janonis, V. Tamošiūnas, I. Kašalynas, G. Račiukaitis, and G.
Valušis, Terahertz multilevel phase Fresnel lenses fabricated by
laser patterning of silicon, Opt. Lett.
42(10), 1875
(2017),
https://doi.org/10.1364/OL.42.001875
[6] B. Voisiat, S. Indrišiūnas, R. Šniaukas, L. Minkevičius, I.
Kašalynas, and G. Račiukaitis, Laser processing for precise
fabrication of the THz optics, Proc. SPIE
10091, 100910F
(2017),
https://doi.org/10.1117/12.2253634
[7] J.M. Rodríguez, H.D. Hristov, and W. Grote, Fresnel zone
plate and ordinary lens antennas: Comparative study at microwave
and terahertz frequencies, in:
41st European Microwave
Conference (IEEE, Manchester, 2011) pp. 894–897,
[PDF]
[8] J. Zhu, G. Yin, M. Zhao, D. Chen, and L. Zhao, Evolution of
silicon surface microstructures by picosecond and femtosecond
laser irradiations, Appl. Surf. Sci.
245(1), 102–108
(2005),
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2004.09.113
[9] C.A. Zuhlke, T.P. Anderson, and D.R. Alexander, Formation of
multiscale surface structures on nickel via above surface growth
and below surface growth mechanisms using femtosecond laser
pulses, Opt. Express
21(7), 8460 (2013),
https://doi.org/10.1364/OE.21.008460
[10] I. Kašalynas, R. Venckevičius, L. Tumonis, B. Voisiat, D.
Seliuta, G. Valušis, and G. Račiukaitis, Reflective terahertz
imaging with the TEM
01 mode laser beam, Appl. Opt.
52(23),
5640 (2013),
https://doi.org/10.1364/AO.52.005640
[11] J. Trontelj, G. Valušis, R. Venckevičius, I. Kašalynas, A.
Sešek, and A. Švigelj, A high performance room temperature THz
sensor, Proc. SPIE
9199, 91990K (2014),
https://doi.org/10.1117/12.2060692
[12] Y. Zhang, C. Zheng, and Y. Zhuang, Effect of the shadowing
in high-numerical-aperture binary phase Fresnel zone plates,
Opt. Commun.
317, 88–92 (2014),
https://doi.org/10.1016/j.optcom.2013.10.039
[13] E.D. Walsby, S. Wang, J. Xu, T. Yuan, R. Blaikie, S.M.
Durbin, X.-C. Zhang, and D.R.S. Cumming, Multilevel silicon
diffractive optics for terahertz waves, J. Vac. Sci. Technol. B
20(6), 2780 (2002),
https://doi.org/10.1116/1.1518021
[14] S. Indrišiūnas, B. Voisiat, A. Rėza, I. Šimkienė, R.
Mažeikienė, A. Selskis, and G. Račiukaitis, Effect of
laser-induced conversion of silicon nitride to silicon
oxy-nitride on antireflective properties of passivation layer in
polysilicon solar cells, Opt. Mater. Express
5(7), 1532
(2015),
https://doi.org/10.1364/OME.5.001532
[15] M.E. Shaheen, J.E. Gagnon, and B.J. Fryer, Femtosecond
laser ablation behavior of gold, crystalline silicon, and fused
silica: a comparative study, Laser Phys.
24(10), 106102
(2014),
https://doi.org/10.1088/1054-660X/24/10/106102
[16] L. Minkevičius, B. Voisiat, A. Mekys, R. Venckevičius, I.
Kašalynas, D. Seliuta, G. Valušis, G. Račiukaitis, and V.
Tamošiūnas, Terahertz zone plates with integrated laser-ablated
bandpass filters, Electron. Lett.
49(1), 49–50 (2013),
https://doi.org/10.1049/el.2012.3509
[17] L. Minkevičius, K. Madeikis, B. Voisiat, I. Kašalynas, R.
Venckevičius, G. Račiukaitis, V. Tamošiūnas, and G. Valušis,
Focusing performance of terahertz zone plates with integrated
cross-shape apertures, J. Infrared Millim. Terahertz Waves
35(9),
699–702 (2014),
https://doi.org/10.1007/s10762-014-0086-8
[18] L. Minkevičius, V. Tamošiūnas, I. Kašalynas, R.
Venckevičius, K. Madeikis, B. Voisiat, D. Seliuta, G.
Račiukaitis, and G. Valušis, On-chip integration solutions of
compact optics and detectors in room-temperature terahertz
imaging systems, Proc. SPIE
9585, 95850M (2015),
https://doi.org/10.1117/12.2187921