Spectres de transmission normalisés de la structure en œil de boeuf cartographiés en fonction de l'angle et des fréquences. (a) montre les résultats expérimentaux. (b) montre les résultats calculés à partir du modèle analytique décrit par Eq. (3). (c) montre les résultats de la simulation FEM. Les intensités sont tracées en échelle logarithmique. Dans l'expérience, les spectres sont mesurés avec un pas d'angle de 0,1 ∘ de 0 à 8 ∘ et intervalle de fréquence de 5 GHz de 1,2 à 2,1 THz. Dans la simulation analytique et numérique, le pas d'angle est de 0,1 ∘ et le pas de fréquence est de 12 GHz. Les lignes pointillées sont des fréquences de résonance calculées à partir de l'Eq. Crédit :Examen physique appliqué (2022). DOI :10.1103/PhysRevApplied.17.054020
De nouveaux dispositifs térahertz tels que les biocapteurs et les antennes dans les systèmes de communication rapide devraient bénéficier d'une analyse d'une lentille térahertz avec une structure en œil de bœuf menée par une équipe entièrement RIKEN.
Les ondes térahertz sont ainsi appelées parce qu'elles ont généralement des fréquences comprises entre 0,1 et 10 térahertz (1 térahertz correspond à un billion de cycles par seconde). Ils sont pris en sandwich entre les régions micro-ondes et infrarouges du spectre électromagnétique. Les nouvelles technologies basées sur les ondes térahertz décollent dans des domaines tels que l'imagerie, la communication sans fil et les capteurs.
Les lentilles constituées de rainures concentriques sont couramment utilisées pour focaliser les ondes térahertz dans des applications telles que l'imagerie haute résolution et les antennes pour une communication sans fil rapide. Ces structures en œil de bœuf canalisent la propagation des ondes térahertz dans des ouvertures plus petites que la longueur d'onde du rayonnement térahertz. Mais jusqu'à présent, leurs performances de focalisation n'ont été mesurées que pour les ondes térahertz qui les frappent carrément et non pour les ondes qui les frappent obliquement.
"Ces lentilles dépendent fortement de l'angle de l'onde térahertz incidente", explique Yu Tokizane du RIKEN Center for Advanced Photonics. "Cette dépendance de l'angle a été ignorée dans les études précédentes car les mesures à incidence oblique sont difficiles en raison de la faible intensité du signal. Cependant, de nombreuses applications pratiques de la structure en œil de bœuf térahertz nécessitent divers angles d'incidence."
Maintenant, Tokizane, Hiroaki Minamide et trois collègues, tous au RIKEN Center for Advanced Photonics, ont mesuré la réponse d'une lentille à structure en œil de boeuf aux ondes térahertz qui la frappent à des angles compris entre 0 et 8 degrés.
"Nos résultats seront utiles pour optimiser l'efficacité de couplage de l'antenne en œil de boeuf, un type de dispositif qui pourrait être utilisé dans des applications spectroscopiques et télémétriques", déclare Tokizane.
L'équipe a découvert que les lentilles créaient deux résonances :une résonance principale qui varie avec l'angle d'incidence et un lobe latéral à la résonance principale. Ces résultats pourraient être bien reproduits par un modèle simple.
"Les spectres mesurés de la structure en œil de boeuf semblent compliqués à première vue", note Tokizane. "Cependant, notre modèle décrit les résultats expérimentaux, y compris de minuscules pics, ce qui nous rend confiants que les résultats expérimentaux ne sont pas des artefacts. Dans cette étude, il était intéressant de découvrir que des résultats apparemment compliqués sont corrects et que seules les conséquences de phénomènes physiques simples sans hypothèses fantaisistes ."
L'étude est publiée dans Physical Review Applied . Oscillateurs à diode à effet tunnel résonnants pour la détection d'ondes térahertz
