Восстановление фазовых характеристик поля и анализ изображения фазового объекта в импульсной терагерцовой голографии с разрешением во времени

• Автор: Куля, Максим Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 111 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. Методы формирования изображения в ТГц оптике
1Л. Формирование изображения с использованием импульсного ТГц излучения
1.2. Формирование изображения в импульсной ТГц спектроскопии с разрешение во времени
1.3. Времяпролетное формирование изображения
1.4. ТГц квазиближнепольное формирование изображения
1.5. Восстановление изображения с использованием фазовой информации о ТГц поле
1.6. Однопиксельное когерентное дифракционное формирование изображения
1.7. Формирование изображения с использованием компрессивной
съемки
ГЛАВА 2. Восстановление фазового объекта с градиентным рельефом метод импульсной терагерцовой голографии с разрешением во времени
2.1. Метод импульсной терагерцовой голографии с разрешением во времени
2.2. Восстановление ТГц изображение при сканировании объекта сфокусированным ТГц пучком
2.3. Схема эксперимента для восстановления объекта в схеме с широкоапертурным коллимированным ТГц пучком
2.4. Восстановление бинарного амплитудного объекта в дальней зоне дифракции
2.5. Восстановление фазового градиентного объектов в ближней зоне дифракции
2.6. Восстановление фазового градиентного объекта в 4f схеме

ГЛАВА 3. Влияние параметров растрового сканирования широкоапертурного коллимированного терагерцового пучка на
качество восстановления изображения
ЗЛ. Результаты моделирования восстановления изображения при
различных параметрах
3.2. Оценка времени измерения ТГц поля
ГЛАВА 4. Пространственно-временная картина электрического поля терагерцового импульса в фокальной плоскости
4.1. Схема эксперимента по записи ТГц Фурье-голограмм
4.2. Пространственно-временные картины ТГц поля в Фурье-плоскости
4.3. Амплитудно-фазовые картины ТГц поля в Фурье-плоскости
Заключение
Основные работы, опубликованные по теме диссертации
Список литературы
Приложение 1. Реализация метода времяпролетного формирования
изображения в импульсном ТГц рефлектометре
Приложение 2. Спектрально-временная эволюция электрического
поля терагерцового импульса при дифракции Фраунгофера на щели

Введение
Терагерцовым (ТГц) называют излучение, лежащее в интервале частот 0,1-10 ТГц, которое по длинам волн находится между инфракрасным и миллиметровым/субмиллиметровым диапазонами от 0,03 мм до 3 мм (см. рисунок 1).
100 ГГц-10 ТГц
МИ—ВЫе ИК УФ Рентген
1010 Г ц 30 см 10й Гц 300 мкм 10м Гц 3 мкм 1016 Гц 30 нм 1018Гц 0,3 нм
Рисунок 1 - Спектр электромагнитных колебаний
Исследования физики и техники ТТц излучения начались достаточно давно [1, 2], однако, только с развитием фемтосекундной оптики и фотоники в данной области наметился значительный прогресс.
Актуальность использования ТГц излучения для целей формирования изображения обусловливаются следующими параметрами:
• Проникающая способность — ТГц излучение способно проникать через неметаллические и низкопоглощающие материалы, такие как одежда или упаковочные материалы, что позволяет решать задачи обнаружения дефектов материалов не только на поверхности, но и в объеме последних, что значительно расширяет диапазон практического использования ТГц излучения. Также ТТц излучение частично отражается от границ раздела сред с различными показателями преломления, позволяя получать информацию о послойной структуре объекта.

на прямой регистрации зависимости ТГц поля от времени (ТГц спектроскопия с разрешением во времени - THz TDS), которые используют преимущества широкого спектра с возможностью восстановления информации об амплитуде и фазе ТГц волны и выявления спектральных особенностей материалов. Однако, большинство методов THz TDS используют растровое сканирование объекта с помощью сфокусированного пучка ТГц излучения, что ограничивает латеральное разрешение получаемого изображения вследствие ограниченности размера перетяжки сфокусированного пучка. Еще один большой пласт работ выполнены в геометрии на отражение, где разрешение по глубине ограничено длинной когерентности ТГц импульса, что приводит к тому, что затруднительно разрешить объект с толщиной меньшей длины когерентности вследствие интерференции последовательно отраженных импульсов от слоев тонкого объекта. В таком случае становится невозможным восстановить рельеф объекта, используя только информацию о ТГц импульсе во временной области методами стандартного времяпролетного формирования изображения, поскольку времяпролетная техника использует только информацию о фазе всего волнового пакета в целом, а не информацию о фазе отдельных монохроматических компонент в импульсе. Таким образом, известные методы позволяют восстанавливать изображения простейших бинарных амплитудных объектов, при этом восстановление сложных фазовых объектов, не вносящих сильный вклад в изменение амплитуды ТГц поля, требует более сложного подхода, речь о котором пойдет далее.