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1， 太赫茲光束束腰直徑2w的計(jì)算

假設(shè)我們要分析的太赫茲光束為高斯型光束，那么我們就可以用通過下面公式來(lái)計(jì)算一塊透鏡對(duì)太赫茲光束聚焦后的束腰直徑：

（1）........其中

公式（1）中f_L是太赫茲透鏡的焦距，D是太赫茲透鏡的直徑或者太赫茲光束光斑直徑。除此之外THz波長(zhǎng) λ 或者頻率 f , 光圈數(shù)F*決定著光束聚焦直徑. c 是光在真空中的速度。

圖（1）利用公式（1）計(jì)算出的太赫茲焦斑尺寸和頻率的依賴關(guān)系圖

2，實(shí)驗(yàn)測(cè)試，測(cè)試系統(tǒng)為一臺(tái)太赫茲時(shí)域光譜儀系統(tǒng)

圖（2）實(shí)驗(yàn)光路

聚焦TPX透鏡參數(shù): 焦距f_L=10mm;

光束空間直徑D=20mm

透鏡中心厚度：10mm

孔徑角：~40°

準(zhǔn)直的太赫茲光束直徑：20mm ——> F*=f_L/D=0.5

鋁片小孔測(cè)試孔直徑：0.35 mm, 0.5 mm, 0.6 mm, 0.8 mm, 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm

3，透過率測(cè)試通過不同小孔直徑（ F*=0.5）

太赫茲時(shí)域光譜儀系統(tǒng)中的脈沖THz是一個(gè)寬譜的太赫茲光束，這種情況下小孔將會(huì)起到高通濾波器的作用。

圖（3）通過小孔（0.35mm，0.5mm）后的太赫茲時(shí)域脈沖振幅變化

圖（4）透過不同直徑小孔后的太赫茲光譜

4，分析與結(jié)論

圖（4）中測(cè)試譜的截止頻率與公式（1）計(jì)算出來(lái)的曲線符合

要實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果與衍射極限聚焦直徑一致，則需要滿足下面兩個(gè)條件

a) 消除球面相差影響 ——> 使用非球面TPX透鏡

b) 聚焦透鏡和小孔要盡可能的精確的對(duì)準(zhǔn) ——> 使用XYZ三維移精密動(dòng)臺(tái)

——> 使用非球面太赫茲透鏡，在光圈數(shù)F*=0.5的情況下。將0.1-3THz寬譜太赫茲光束聚焦后可以實(shí)現(xiàn)300um的空間分辨率。

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