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1， 太赫茲光束束腰直徑2w的計算

假設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計算一塊透鏡對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 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）計算出的太赫茲焦斑尺寸和頻率的依賴關系圖

2，實驗測試，測試系統(tǒng)為一臺太赫茲時域光譜儀系統(tǒng)

圖（2）實驗光路

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°

準直的太赫茲光束直徑：20mm ——> F*=f_L/D=0.5

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

3，透過率測試通過不同小孔直徑（ F*=0.5）

太赫茲時域光譜儀系統(tǒng)中的脈沖THz是一個寬譜的太赫茲光束，這種情況下小孔將會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，分析與結論

圖（4）中測試譜的截止頻率與公式（1）計算出來的曲線符合

要實現(xiàn)計算結果與衍射極限聚焦直徑一致，則需要滿足下面兩個條件

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準 ——> 使用XYZ三維移精密動臺

——> 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現(xiàn)300um的空間分辨率。

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