太赫兹折衍透镜制造技术

本实用新型专利技术涉及一种太赫兹折衍透镜，所述太赫兹折衍透镜的表面具有规则的几何形状，所述太赫兹折衍透镜的背面分为中心部分和周边部分，所述中心部分具有规则的几何形状，所述周边部分包括多个环形凸起。该太赫兹折衍透镜具有使用方便、衍射效率高且加工难度小的优点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
太赫兹折衍透镜
本技术涉及一种太赫兹折衍透镜。
技术介绍
太赫兹辐射(T-射线，波长为3,000 30微米范围内的电磁波)可以像X-射 线那样穿过某些材料，看到其背后的物质。可以利用T-射线进行成像，透视 出包装物品内部物体的T-射线图像来，从而可以应用于机场行李箱的安全检查 和医生对人体内有损伤或破裂器官的检查。现有技术中一般采用离轴抛物面反射镜对太赫兹波聚焦。离轴抛物面反射 镜是根据光的反射原理制成的反射面为抛物面的反射镜，利用波束反射角度的 不同实现聚焦。离轴抛物面反射镜加工复杂，它受其表面粗糙程度以及非抛物 面性的限制。抛物面可以通过简单的机械手段(如建模)来精确制得，但是在 THz波段中，千分之一英寸的表面误差能直接影响到抛物面的性能。并且离轴 抛物面反射镜的调节维度较多，包括高度、前后左右位置及抛物面的取向，使 用时调节极为繁瑣。
技术实现思路
有鉴于此，有必要针对离轴抛物面反射镜使用不方便及加工难度大的问题， 提供一种使用方便且加工难度小的太赫兹折衍透镜。一种太赫兹折衍透镜，所述太赫兹折衍透镜的表面的几何形状是平面、球 面、抛物面和双曲面中的一种，所述太赫兹折衍透镜的背面分为中心部分和周 边部分，所述中心部分的几何形状是抛物面、球面、双曲面或和椭圆球面中的 一种，所述周边部分包括多个环形凸起。优选的，每个环形凸起包括一个垂直面和一个斜面，所述垂直面与太赫兹 折衍透镜的表面垂直。优选的，各环形凸起的垂直面的高度是相同的。优选的，每个环形凸起的垂直面的高度由以下公式确定， 附/1 _1其中，h是环形凸起的垂直面的高度，n是太赫兹折衍透镜的折射率，入是 基准波长，m是谐波次数，并且m是正整数。优选的，所述基准波长的范围是30 900微米。 优选的，所述太赫兹折衍透镜的折射率大于或等于1。优选的，所述太赫兹折衍透镜的材质是硅、锗、聚乙烯、聚四氟乙烯和聚 4-曱基戊烯中的一种。优选的，所述太赫兹折;时透镜通过切削加工形成，或者以切削加工或蚀刻 加工而制作的母型为基础，通过转印成形而形成。上述太赫兹折衍透镜在使用时不需要进行复杂的调节，因此使用方便。并 且这样的结构可以减小加工时的难度，降低误差。附图说明图l是太赫兹折衍透镜的剖面图。 图2是太赫兹折衍透镜的俯视图。具体实施方式图1是太赫兹折衍透镜的剖面图。太赫兹折衍透镜100的表面IIO是平面， 太赫兹折衍透镜100的背面130具有特殊的几何形状。建立如图所示的直角坐 标系，太赫兹波沿着Y轴正方向通过太赫兹折衍透镜100。也就是说，太赫兹 折衍透镜100的表面110是入射面，太赫兹折衍透镜的100的背面130是出射面。太赫兹折衍透镜100的背面130分为中心部分130a和周边部分130b。中心 部分130a是平滑的曲面(例如抛物面)。周边部分130b包括多个环形凸起。从 侧面看，中心部分130a是抛物线形状，太赫兹折衍透镜100的光轴170通过抛物线的顶点和焦点。每个环形凸起由一个垂直面和一个在牛面组成，垂直面与太赫兹折衍透镜100的表面110垂直，斜面相对于太赫兹折书f透镜100的表面110具有一定的倾斜角度。各环形凸起的垂直面的高度是相同的，各环形凸起的斜面的长度沿着远离中心部分130a的方向按照一定比例递减，也就是说，各环形凸起的斜面与垂直面的夹角是按照一定比例递减的。通过控制递减比例可以使各环形凸起的斜面与中心部分130a的抛物面构成的曲面接近旋转抛物面，从而使太赫兹折衍透镜100具有良好的聚焦和高的衍射效率。每个环形凸起的垂直面的高度可以通过以下公式确定， wA w-l其中，h是环形凸起的垂直面的高度，n是太赫兹折衍透镜100的折射率， 入是基准波长，基准波长的范围是30 卯0微米，m是谐波次数，并且m是正整数。从剖面图可以看出，周边部分130b是利用小的斜面或曲面来近似抛物面曲 率半径变化緩慢的部分，与中心部分130a的抛物面构成一个大的旋转抛物面。 这样一方面可以减小加工时的难度，降低误差。另一方面可以减少所用材料， 降低透镜重量。上述太赫兹折衍透镜100在使用时不需要进行复杂的调节，因此使用方便。图2是太赫兹折书f透镜100的俯视图。由图2可知，中心部分130a和周边 部分130b配置为同心圆环。太赫兹折衍透镜100的表面110还可以是球面、抛物面或双曲面，也就是说， 太赫兹折衍透镜100的表面IIO具有规则的几何形状。太赫兹折衍透镜100的背面130的中心部分130a还可以是球面、双曲面或 椭圆球面，也就是说，太赫兹折衍透镜100的背面130的中心部分130a具有规 则的几何形状。太赫兹折衍透镜100由折射率大于或等于1的材质形成。作为形成太赫兹 折衍透镜100的材质的例子，可以使用硅、锗、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚4-甲 基戊烯等。太赫兹折书f透镜100的周边部分130b可以通过切削加工形成，也可以以切 削加工或蚀刻加工而制作的母型为基础，通过转印成形而形成。上述制作方法 具有操作简单、低成本且适合大量生产的优点。以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和 详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以 做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术 专利的保护范围应以所附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太赫兹折衍透镜，其特征在于：所述太赫兹折衍透镜的表面的几何形状是平面、球面、抛物面和双曲面中的一种，所述太赫兹折衍透镜的背面分为中心部分和周边部分，所述中心部分的几何形状是抛物面、球面、双曲面或和椭圆球面中的一种，所述周边部分包括多个环形凸起。

【技术特征摘要】
为准。权利要求1、一种太赫兹折衍透镜，其特征在于所述太赫兹折衍透镜的表面的几何形状是平面、球面、抛物面和双曲面中的一种，所述太赫兹折衍透镜的背面分为中心部分和周边部分，所述中心部分的几何形状是抛物面、球面、双曲面或和椭圆球面中的一种，所述周边部分包括多个环形凸起。2、 根据权利要求1所述的太赫兹折衍透镜，其特征在于每个环形凸起包 括一个垂直面和一个斜面，所述垂直面与太赫兹折书f透镜的表面垂直。3、 根据权利要求2所述的太赫兹折衍透镜，其特征在于各环形凸起的垂 直面的高度是相同的。4、 根据权利要求3所述的太赫兹折衍透镜，其特征在于每个环形凸起的 垂直面的高度由以下公式确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：金雷，张艳东，龚小竞，杨珺，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]