(50-4) 07 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Фокусирующие и хроматические свойства гармонической киноформной линзы терагерцового диапазона
Г.И. Грейсух1, О.А. Захаров1, В.Л. Кашинцева2, К.А. Модестов2

1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, 440028, Россия, г. Пенза, ул. Германа Титова, д. 28;
2Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, 129337, Россия, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26

  Полный текст (PDF)

DOI: 10.18287/COJ2032

ID статьи: 2032

Аннотация:
В статье представлены формулы для вычисления оптической силы гармонической киноформной линзы на произвольной длине волны с учётом дисперсии оптического материала микроструктуры. С их использованием получены коэффициенты дисперсии, привязанные к различным спектральным интервалам. Показано, что коэффициенты дисперсии достоверно оценивают хроматизм только в отдельно выделенных спектральных интервалах в окрестностях длин волн максимальной дифракционной эффективности.

Пространственное разрешение гармонической киноформной линзы в статье оценивается в приближении геометрической оптики и с учётом того, что на любой из промежуточных длин волн, лежащих между длинами волн единичной дифракционной эффективности, друг на друга накладываются основное и побочное изображения, формируемые в двух соседних порядках дифракции. Сопоставлены структуры изображений, формируемых гармонической киноформной линзой в полихроматическом излучении с различными спектрами, и продемонстрирована зависимость пространственного разрешения от параметров излучения и конструктивных параметров самой линзы.

Показано, что разрешение в каждом спектральном интервале между длинами волн с единичной дифракционной эффективностью уменьшается от дифракционно-ограниченного до равных между собой диаметров лучевых диаграмм рассеяния основного и побочного изображений осевого точечного источника. При этом контраст, с которым разрешаются точечные источники, в зависимости от длины волны изменяется от единицы до 0,2.

Представленные результаты позволят наиболее эффективно использовать гармонические линзы для фокусировки и коллимации пучков широкополосного терагерцового излучения.

Ключевые слова:
гармоническая киноформная линза, терагерцовый диапазон, фокусирующие свойства, хроматизм, пространственное разрешение.

Благодарности:
Исследование выполнено при финансовой поддержке ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» (НИУ МГСУ) в рамках конкурса 2026 года на проведение фундаментальных и прикладных научных исследований (НИР/НИОКР) научными коллективами организаций-членов и стратегических партнеров Отраслевого консорциума «Строительство и архитектура» (договор № ПГУАС/К-26 от 12.05.2026) в целях исполнения Программы развития НИУ МГСУ на 2025-2036 годы в рамках реализации Программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».

Цитирование:
Грейсух, Г.И. Фокусирующие и хроматические свойства гармонической киноформной линзы терагерцового диапазона / Г.И. Грейсух, О.А. Захаров, В.Л. Кашинцева, К.А. Модестов // Компьютерная оптика. - 2026. - Т. 50, № 4. - 2032. - DOI: 10.18287/COJ2032.

Citation:
Greisukh GI, Zakharov OA, Kashintseva VL, Modestov KA. Chromatic focal shift and resolving power of harmonic kinoform lenses in the terahertz range. Computer Optics 2026; 50(4): 2032. DOI: 10.18287/COJ2032.

References:

  1. Nsengiyumva W, et al. Sensing and Nondestructive Testing Applications of Terahertz Spectroscopy and Imaging Systems: State-of-the-Art and State-of-the-Practice. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 2023; 72: 1-83, Art no. 4507483. doi:10.1109/TIM.2023.3318676.
  2. Kharitonov SI, et al. Optimization, fabrication and characterization of a binary subwavelength cylindrical lens for the terahertz range. Computer Optics 2023; 47(1): 62-67. DOI:10.18287/2412-6179-CO-1194.
  3. Gezimati M, Singh G. Terahertz imaging and sensing for healthcare: current status and future perspectives. IEEE Access 2023; 11: 18590-18619. DOI:10.1109/ACCESS.2023.3247196.
  4. Sweeney DW, Sommargren GE. Harmonic diffractive lenses. Appl Opt 1995; 34(14): 2469-2475.
  5. Kharitonov SI, Volotovsky SG, Khonina SN. Geometric-optical calculation of the focal spot of a harmonic diffractive lens. Computer Optics 2016; 40(3): 331-337. DOI:10.18287/2412-6179-2016-40-3-331-337.
  6. Greisukh GI, Danilov VA, Stepanov SA, Antonov AI, Usievich BA. Harmonic kinoform lens: diffraction efficiency and chromatism. Opt Spectrosc 2018; 125(2): 232-237. DOI:10.1134/S0030400X18080088.
  7. Slyusarev GG. Optical systems with phase layers [in Russian]. Dokl Akad Nauk SSSR 1957; 113(4): 780-783.
  8. Greisukh GI, Bobrov ST, Stepanov SA. Optics of Diffractive and Gradient-Index Elements and Systems. Bellingham, WA: SPIE Press; 1997.
  9. McCarthy PW. Gradient-Index Materials, Design, and Metrology for Broadband Imaging Systems [PhD thesis]. Rochester, NY: University of Rochester; 2015.
  10. Kropotov GI, Popov DA, Tsypishka DI, Shakhmin AA. Optics for Terahertz Applications. Photonics 2025; 19(5): 1-13.

Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20