Normaliserade transmissionsspektra för bull's-eye-strukturen kartlagda som en funktion av vinkeln och frekvenserna. (a) visar de experimentella resultaten. (b) visar de beräknade resultaten från den analytiska modellen som beskrivs av Ekv. (3). (c) visar resultaten av FEM-simuleringen. Intensiteterna är plottade i log-skala. I experimentet mäts spektra med ett vinkelsteg på 0,1 ∘ från 0 till 8 ∘ och frekvensintervall på 5 GHz från 1,2 till 2,1 THz. I den analytiska och numeriska simuleringen är vinkelsteget 0,1 ∘ och frekvenssteget är 12 GHz. De prickade linjerna är resonansfrekvenser beräknade från ekv. Kredit:Fysisk granskning tillämpad (2022). DOI:10.1103/PhysRevApplied.17.054020
Nya terahertz-enheter som biosensorer och antenner i snabbkommunikationssystem kan dra nytta av en analys av en terahertz-lins med en tjurfäktningsstruktur utförd av ett helt RIKEN-team.
Terahertzvågor är så kallade eftersom de vanligtvis har frekvenser mellan 0,1 och 10 terahertz (1 terahertz är en biljon cykler per sekund). De är inklämda mellan mikrovågs- och infraröda områden på det elektromagnetiska spektrumet. Ny teknik baserad på terahertzvågor tar fart inom områden som bildbehandling, trådlös kommunikation och sensorer.
Linser som består av koncentriska spår används vanligtvis för att fokusera terahertzvågor i applikationer som högupplöst bildbehandling och antenner för snabb trådlös kommunikation. Dessa bull's-eye-strukturer trattar fortplantande terahertzvågor till öppningar som är mindre än våglängden för terahertzstrålningen. Men hittills har deras fokuseringsprestanda endast mätts för terahertzvågor som träffar dem rakt mot varandra och inte för vågor som träffar dem snett.
"Dessa linser beror starkt på vinkeln på den infallande terahertzvågen", säger Yu Tokizane från RIKEN Center for Advanced Photonics. "Detta vinkelberoende har ignorerats i tidigare studier eftersom mätningar vid sned infallsvinkel är svåra på grund av den låga signalintensiteten. Men många praktiska tillämpningar av terahertz bull's-eye-struktur kräver olika infallsvinklar."
Nu har Tokizane, Hiroaki Minamide och tre medarbetare, alla vid RIKEN Center for Advanced Photonics, mätt responsen hos en lins med bull's-eye-struktur på terahertzvågor som träffar den i vinklar mellan 0 och 8 grader.
"Våra resultat kommer att vara användbara för att optimera kopplingseffektiviteten för bull's-eye-antenn, en typ av anordning som kan användas i spektroskopiska och avståndstillämpningar", säger Tokizane.
Teamet upptäckte att linserna satte upp två resonanser:en huvudresonans som varierar med infallsvinkeln och en sidolob till huvudresonansen. Dessa resultat skulle kunna återskapas väl med en enkel modell.
"De uppmätta spektra av bull's-eye-strukturen ser komplicerade ut vid första anblicken", konstaterar Tokizane. "Men vår modell beskriver de experimentella resultaten inklusive små toppar, vilket gör oss säkra på att de experimentella resultaten inte är artefakter. I den här studien var det intressant att upptäcka att till synes komplicerade resultat är korrekta och endast konsekvenser av enkla fysiska fenomen utan tjusiga antaganden. ."
Studien publiceras i Physical Review Applied . + Utforska vidare
