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Tydex 生產的衍射光柵用于太赫茲頻率范圍內的光譜測量。它們是浮雕相位透射光柵。這種光柵的規則結構是通過在透明基板上切割平行劃線(凹槽)來創建的。基板由 THz 范圍內透明的材料制成,例如 TPX(聚甲基戊烯)和 ZEONEX(環烯烴聚合物)。

光柵可用于:

  • 太赫茲光譜;

  • 太赫茲診斷儀器;

  • 電光器件;

  • 天文學和天體物理學應用,包括天基;

  • 材料研究。

光柵采用四種標準選項制造,適用于 0.3-3 THz 范圍內的以下傳輸頻帶:0.28-0.55 THz;0.49–0.98 太赫茲;0.87–1.75 太赫茲;1.56–3.12 太赫茲。0.3-3 THz 范圍內其他波段的光柵可根據客戶要求生產。

TPX 和 ZEONEX 板在切割凹槽前進行兩面拋光的透射率光譜如下所示。

2 mm TPX 板的透射率圖 1. 2 mm TPX 板的透射率

2 mm ZEONEX 板的透射率

圖 2. 2 mm ZEONEX 板的透過率

太赫茲光柵通常制成方形,邊長為 35 毫米至 70 毫米。其他形狀和尺寸可根據需要提供。

根據預期的應用,衍射光柵可用于各種光學裝置,有或沒有會聚透鏡。

使用弗勞恩霍夫近似計算單個單色波的光柵參數、衍射波強度和一階極大角。

為了驗證操作并比較計算參數和實際參數,在具有不同太赫茲輻射源的各種光學布置中測量了光柵的特性。使用了兩個來源。第一個是 FIR 激光器,一種由可調諧 CO 2光學泵浦的亞毫米甲醇蒸汽激光器激光(彼得大帝圣彼得堡理工大學)。第二個是 FEL,一種自由電子激光器(西伯利亞同步加速器和太赫茲輻射中心,Budker 核物理研究所,RAS)。圖 3 和圖 4 描繪了當 FIR 激光用作輻射源時,間距 d=250 μm 的 TPX 和 ZEONEX 光柵的單色波強度 (λ=118 μm) 與衍射角的關系。圖 5 和 6 給出了由 FEL 照射的相同光柵的單色波強度 (λ=141 μm) 與衍射角的關系。在第二種情況下,會聚透鏡放置在光柵和輻射傳感器之間。這些圖的比較表明,在第一種情況下,零階最大值和一階最大值比透鏡排列更寬。這是由于會聚透鏡聚焦平行光束。用戶在根據自己的意圖設計實驗時必須考慮到這一點。當光柵用于研究輻射源的特性(功率、光束形狀、能量分布等)時,透鏡是多余的。但是當需要解析譜線時,鏡頭就變得很有必要了。

對于具有使用瑞利準則確定的特定透射帶的衍射光柵,衍射單色波強度與波長有關。它在范圍的中間達到最大值并在其邊界附近下降。例如,圖 3-6 顯示,對于間距為 250 μm(透射帶 1.56-3.12 THz,或 96-192 μm)的 TPX 和 ZEONEX 衍射光柵,λ=141 μm 單色波的一階最大值強度是其數倍大于 λ=118 μm 單色波。(第一個在傳輸帶的中間,而第二個更靠近邊緣。)它與使用 Fraunhofer 近似計算的單個單色波的理論衍射波強度和一階極大角相匹配。

TPX光柵

圖 3. 間距 d=250 μm 的 TPX 光柵的衍射單色波強度 (λ=118 μm) 與衍射角的關系。輻射源:遠紅外激光。在沒有會聚透鏡的情況下測量信號。

ZEONEX光柵

圖 4. 間距 d=250 μm 的 ZEONEX 光柵的衍射單色波強度 (λ=118 μm) 與衍射角的關系。輻射源:遠紅外激光。在沒有會聚透鏡的情況下測量信號。

ТРХ 光柵

圖 5. 間距 d=250 μm 的 TPX 光柵的衍射單色波強度 (λ=141 μm) 與衍射角的關系。輻射源:FEL。使用會聚 TPX 透鏡測量信號。

ZEONEX光柵

圖 6. 間距 d=250 μm 的 ZEONEX 光柵的衍射單色波強度 (λ=141 μm) 與衍射角的關系。輻射源:FEL。使用會聚 TPX 透鏡測量信號。

浮雕相位太赫茲光柵的研究數據顯示了它們的高光學效率和操作最大值的分辨率。因此,這種光柵可以有效地用于研究輻射源的光譜,包括低功率源,這是研究太赫茲頻率范圍的重要能力。