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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(guò)下面公式來(lái)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(cháng) λ 或者頻率 f , 光圈數F*決定著(zhù)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(lài)關(guān)系圖

2，實(shí)驗測試，測試系統為一臺太赫茲時(shí)域光譜儀系統

圖（2）實(shí)驗光路

聚焦TPX透鏡參數: 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(guò)率測試通過(guò)不同小孔直徑（ F*=0.5）

太赫茲時(shí)域光譜儀系統中的脈沖THz是一個(gè)寬譜的太赫茲光束，這種情況下小孔將會(huì )起到高通濾波器的作用。

圖（3）通過(guò)小孔（0.35mm，0.5mm）后的太赫茲時(shí)域脈沖振幅變化

圖（4）透過(guò)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(lái)的曲線(xiàn)符合

要實(shí)現計算結果與衍射極限聚焦直徑一致，則需要滿(mǎn)足下面兩個(gè)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(dòng)臺

——>  使用非球面太赫茲透鏡，在光圈數F*=0.5的情況下。將0.1-3THz寬譜太赫茲光束聚焦后可以實(shí)現300um的空間分辨率。

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