Фокусирующие и хроматические свойства гармонической киноформной линзы терагерцового диапазона
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 4 т.50, 2026 года.
Бесплатный доступ
В статье представлены формулы для вычисления оптической силы гармонической киноформной линзы на произвольной длине волны с учётом дисперсии оптического материала микроструктуры. С их использованием получены коэффициенты дисперсии, привязанные к различным спектральным интервалам. Показано, что коэффициенты дисперсии достоверно оценивают хроматизм только в отдельно выделенных спектральных интервалах в окрестностях длин волн максимальной дифракционной эффективности. Пространственное разрешение гармонической киноформной линзы в статье оценивается в приближении геометрической оптики и с учётом того, что на любой из промежуточных длин волн, лежащих между длинами волн единичной дифракционной эффективности, друг на друга накладываются основное и побочное изображения, формируемые в двух соседних порядках дифракции. Сопоставлены структуры изображений, формируемых гармонической киноформной линзой в полихроматическом излучении с различными спектрами, и продемонстрирована зависимость пространственного разрешения от параметров излучения и конструктивных параметров самой линзы. Показано, что разрешение в каждом спектральном интервале между длинами волн с единичной дифракционной эффективностью уменьшается от дифракционно-ограниченного до равных между собой диаметров лучевых диаграмм рассеяния основного и побочного изображений осевого точечного источника. При этом контраст, с которым разрешаются точечные источники, в зависимости от длины волны изменяется от единицы до 0,2. Представленные результаты позволят наиболее эффективно использовать гармонические линзы для фокусировки и коллимации пучков широкополосного терагерцового излучения.
Короткий адрес: https://sciup.org/140316465
IDS: 140316465 | DOI: 10.18287/COJ2032
Chromatic focal shift and resolving power of harmonic kinoform lenses in the terahertz range
This article presents formulas for calculating the optical power of a harmonic kinoform lens at an arbitrary wavelength, taking into account the dispersion of the optical material of the microstructure. These formulas are used to obtain dispersion coefficients related to various spectral ranges. It is shown that the dispersion coefficients reliably estimate chromatic focal shift only in specific spectral ranges near the wavelengths of maximum diffraction efficiency. The spatial resolution of a harmonic kinoform lens is estimated in this article using the geometric optics approximation and taking into account that at any intermediate wavelength lying between the wavelengths of unit diffraction efficiency, the primary and secondary images formed in two adjacent diffraction orders are superimposed. The structures of images formed by a harmonic kinoform lens in polychromatic radiation with different spectra are compared, and the dependence of spatial resolution on the radiation parameters and the design parameters of the lens itself is demonstrated. It is shown that the resolution in each spectral interval between wavelengths with unit diffraction efficiency decreases from the diffraction-limited to equal diameters of the beam patterns of the primary and secondary images of an on-axis point source. Moreover, the contrast with which point sources are resolved varies from unity to 0.2 depending on the wavelength. These results will enable the most efficient use of harmonic lenses for focusing and collimating beams of broadband terahertz radiation.
