The invention discloses a wideband low loss terahertz far field super lens and an imaging method thereof. The invention adopts angular transmission type metal grating, the distribution of the electromagnetic wave will only exist in the form of TEM, the evanescent wave will be converted into TEM involute cylindrical wave in the planar waveguide, so that all the information along the radial direction of transmission attenuation down, through evanescent wave channel transport to realize super-resolution imaging; and can flow along the radial direction of the electromagnetic wave, the law of conservation of angular momentum, the evanescent wave shear wave vector is proportional to the compression, the evanescent wave is gradually transformed into the transmission wave, thus the bearing target details of electromagnetic wave transmission can continue to leave after the lens, the far field imaging; when Fabri Perot oscillation, for with different tangential wave vector wave has the same transmittance, so as to achieve the perfect lens working point; at the same time can effectively reduce the transmission loss, easy processing, electromagnetic lens The parameters are affected by frequency, so wideband imaging is realized.
【技术实现步骤摘要】
一种宽带低损耗太赫兹远场超透镜及其成像方法
本专利技术涉及太赫兹远场超分辨率成像技术,具体涉及一种宽带低损耗太赫兹远场超透镜及其成像方法。
技术介绍
太赫兹波(0.1THz~10THz)从频率上看,处于毫米波和远红外线之间;从能量上看,在电子和光子之间,具有无损伤性、穿透性、指纹谱特性等诸多特点。太赫兹成像技术即是太赫兹波的主要应用之一。太赫兹波能对非透明物体进行透视成像,且对人体无损伤,所以太赫兹成像在生物医疗、安防安检和国防军事等方面都拥有巨大的应用前景。然而由于衍射极限的存在,承载着目标细节信息的凋落波会在传输过程中指数衰减,导致了成像分辨率最大只能达到波长量级。对于太赫兹成像技术来说,常规的成像手段只能让分辨率达到毫米量级,若想得到更高分辨率,就必须突破衍射极限,实现超分辨率成像。太赫兹近场扫描显微成像技术是目前比较成熟的一种高分辨率成像技术,即是利用探测器对目标进行逐点扫描,通过获取目标各像素点的幅度和相位信息进行图像重构,但是此种方法耗费时间较长,不能满足实时成像的目标,在应用时候有很大的局限性。近些年,基于谐振单元和表面等离激元效应的左手人工电磁材料的超透镜可以实现对于凋落波的放大,为实现实时成像提供了新的途径,但是只能将成像的区域局限在透镜的近场,即只能在远小于波长的范围内观察到具有超分辨率的像。基于双曲色散或椭圆色散材料的Hyperlens,利用柱形或者半圆形的结构对于切向波矢压缩,在传输过程中可以逐渐将凋落波转化为传输波,从而承载目标细节信息的电磁波在离开透镜之后可以继续传输,达到远场成像的目的。但是,构造Hyperlens需要负介电常 ...
【技术保护点】
一种宽带低损耗太赫兹远场超透镜,其特征在于,所述宽带低损耗太赫兹远场超透镜包括:介质基底以及其上的角向周期分布的透射式金属光栅;其中,所述介质基底和透射式金属光栅的水平形状相同,均为扇形;所述扇形的内半径为r
【技术特征摘要】
1.一种宽带低损耗太赫兹远场超透镜,其特征在于,所述宽带低损耗太赫兹远场超透镜包括:介质基底以及其上的角向周期分布的透射式金属光栅;其中,所述介质基底和透射式金属光栅的水平形状相同,均为扇形;所述扇形的内半径为r1,外半径为r2;所述透射式金属光栅的角向周期为θd,单个光栅角向为θa,光栅角向占空比为τ,τ=θa/θd;相邻的两个单个光栅之间形成渐开平面波导;目标散射的TM极化电磁波沿水平面传播,透射式金属光栅位于电磁波的传播平面上,电磁波从光栅的内径侧表面入射,沿着光栅的径向传播;θd×r1远远小于电磁波的波长,透射式金属光栅内部的电磁波只会以TEM形式存在,电磁波中的凋落波会转化成为渐开平面波导中的TEM柱面波,使得含有不同切向波矢的电磁波沿径向无衰减地传输下去,从而通过凋落波的渠道运输来实现超分辨率成像;并且,角向周期分布的透射式金属光栅,使得电磁波在传输过程中,电磁波的能流方向沿着径向,根据角动量守恒,凋落波的切向波矢被等比例压缩,凋落波转化到小于自由空间波矢k0,从而凋落波逐渐转化为传输波,承载目标细节信息的电磁波离开透镜之后能够继续传输,实现远场成像。2.如权利要求1所述的宽带低损耗太赫兹远场超透镜,其特征在于,在角向周期分布的透射式金属光栅中,存在正向传输波和反射波,利用模式扩展法对透射式金属光栅的内半径和外半径进行匹配,当两种波的叠加发生法布里-珀罗振荡时,对于拥有不同切向波矢的波具有相同的透射率,从而实现透镜的完美工作点。3.如权利要求1所述的宽带低损耗太赫兹远场超透镜,其特征在于,实现对于所有凋落波的压缩。4.如权利要求1所述的宽带低损耗太赫兹远场超透镜,其特征在于,所述透镜的最大近场分辨率等于r1θd,即透射式金属光栅的内半径r1越小,透射式金属光栅的角向周期θd越小,透镜能识别凋落波的范围越大,分辨率越高;所述透镜的远场成像能力来自于内外半径之间的波矢压缩,远场分辨率等于λ/Δ,其中,λ为电磁波的波长,Δ为压缩比例,但是远场分辨率不会高于近场分辨率,当r2大于之后,继续增大也不会提高透镜的远场分辨率。5.如权利要求1所述的宽带低损耗太赫兹远场超透镜,其特征在于,所示透射式金属光栅的材料采用无氧铜或铝;所述介质基底采用特氟...
【专利技术属性】
技术研发人员:黄铁军,汤恒河,刘濮鲲,
申请(专利权)人:北京大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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