[发明专利]一种太赫兹宽带超分辨率探针及其探测方法

摘要

本发明公开了一种太赫兹宽带超分辨率探针及其探测方法。本发明的介质探针包括共轴的入射锥、过渡圆柱和出射圆台，在介质探针的过渡圆柱后半部分以及出射圆台的外表面，沿着角向设置有周期的超薄的金属条带；正入射的平面波进入入射锥，电磁能量逐渐转化为圆形介质波导中的波导模式，电磁波有效地局附在金属条带附近，不会产生能量泄漏，随着出射圆台的轴向半径的减小，波导模式逐渐转化为金属条带上的无模式截止效应的准TEM模式，电磁能量被有效地聚焦到出射圆台的出射端上，同时伴有显著的场增强效应；本发明的探针具有宽频带、低成本、高效率以及高分辨率的优点，对于太赫兹成像技术的发展和应用具有广泛而深远的意义。

主权项

1.一种太赫兹宽带超分辨率探针，其特征在于，所述太赫兹宽带超分辨率探针包括：介质探针和金属条带；其中，所述介质探针沿着电磁波的传播方向从前至后包括依次相连接且共轴的入射锥、过渡圆柱和出射圆台，入射锥的中心角为θ_in，入射锥的底面与过渡圆柱的底面相同，所述过渡圆柱的底面半径为R，过渡圆柱的底面与出射圆台的下底面相同，所述出射圆台的中心角是θ_out，出射圆台的上底面即出射端半径为r；在介质探针的过渡圆柱后半部分以及出射圆台的外表面，设置有沿着角向周期分布的超薄的金属条带，所述金属条带包括两部分，在过渡圆柱后半部分的外表面的金属条带为矩形，平行于轴线分布，在出射圆台的外表面的金属条带为扇形，向轴线汇聚，金属条带的角向周期为θ_d，角向占空比为τ；正入射的平面波进入探针后，随着入射锥的轴向半径增加，平面波逐渐转化为圆形介质波导中的波导模式；圆形介质波导中的波导模式在过渡圆柱中传播，电磁波与过渡圆柱外表面的金属条带的边缘相互作用，金属条带作为传输线，电磁波有效地局附在金属条带附近，不会产生能量泄漏，并开始出现准TEM模式；电磁波传输至介质探针的出射圆台，随着出射圆台的轴向半径的减小，波导模式逐渐转化为金属条带上的准TEM模式，准TEM模式无模式截止效应，在后续的传播过程中，当金属条带之间的间隙减小的时候，传输线的等效阻抗越来越大，传输线上的能量就难辐射出去，导致了电磁能量的强烈压缩，电磁能量被有效地聚焦到出射圆台的出射端上，同时伴有显著的场增强效应。