一种具有边缘拓展结构的太赫兹边缘拓展透镜

1.本发明涉及太赫兹技术领域，具体地说是一种具有边缘拓展结构的太赫兹边缘拓展透镜。


背景技术：

2.太赫兹波是频率为0.1～10thz范围的电磁波，该波段在电磁波谱上处于微波和红外波段之间，同时也是宏观经典理论与微观量子理论的过渡区。因此，太赫兹波具有瞬态性、宽带性、相干性、低能性等独特性质。太赫兹波近年来在光谱和成像领域得到了广泛应用，并且已经被证明在前沿科学研究和工业应用中有着巨大潜力。
3.在太赫兹成像或波谱分析等应用中，我们经常会利用透镜对太赫兹波进行准直或聚焦。太赫兹透镜分为折射透镜和衍射透镜。其中，衍射透镜是具有波带结构的平行平板，厚度薄，透镜材料对太赫兹波的吸收小，但是只适用于单一频率的太赫兹波。而折射透镜对单一频点或宽频带太赫兹波都适用，对各类太赫兹应用的适用性更强。太赫兹折射透镜的厚度随着通光孔径和焦距的增大而增大，透镜材料对太赫兹波的吸收损耗也随之增大。目前大多数商用太赫兹透镜的外径为0.5in或12.5mm的整数倍，选择相对固定。在实际应用中，太赫兹波束在透镜入射表面处的尺寸要小于透镜的外径，这将造成透镜材料的浪费，并引起多余的太赫兹波吸收损耗。而根据太赫兹波尺寸定制的太赫兹透镜，又会因为无法与标准尺寸的光学调整架匹配，造成透镜在装卡和使用上的困难。


技术实现要素：

4.针对现有产品的不足，本发明提供一种具有太赫兹透镜边缘拓展结构的太赫兹边缘拓展透镜，该结构为与透镜一体的边缘拓展平板，用于匹配商用光学调整架的装卡尺寸；该边缘拓展透镜的通光孔径根据实际太赫兹波尺寸确定，用于减小透镜厚度和太赫兹波吸收损耗。
5.本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
6.一种具有边缘拓展结构的太赫兹边缘拓展透镜，所述透镜为一体成型结构的透镜，包括通光部和拓展部，通光部中心厚度大于边缘厚度，通光部边缘向外延展成拓展部。
7.所述透镜为用于太赫兹准直的折射透镜。
8.所述折射透镜为单凸透镜或双凸透镜。
9.所述透镜形状为圆形。
10.所述通光孔径为太赫兹波束在透镜入射表面的尺寸。
11.所述透镜材料为聚合物或半导体。
12.所述透镜的外径大于所述透镜的通光孔径。
13.所述透镜的拓展部用于光学调整架对其进行装卡。
14.所述的太赫兹边缘拓展透镜用于装卡尺寸为2in、3in或4in标准尺寸的商用光学调整架进行装卡。
15.本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：
16.1.本发明的边缘拓展结构匹配商用光学调整架的尺寸，方便太赫兹透镜的装卡和使用。
17.2.本发明的边缘拓展透镜通光孔径根据实际入射到透镜表面的太赫兹波尺寸确定，可以减小透镜厚度和太赫兹波吸收损耗。
附图说明
18.图1是传统太赫兹透镜和太赫兹边缘拓展透镜示意图。
19.图2是本发明实施例1提供的利用商用透镜对太赫兹波进行准直的示意图。
20.图3是本发明实施例1提供的利用边缘拓展透镜对太赫兹波进行准直的示意图。
21.附图标记说明：
22.1为传统太赫兹双凸透镜；2为传统透镜的通光孔径和外径；3为传统透镜的边缘厚度；4为太赫兹边缘拓展双凸透镜；5为透镜的边缘拓展结构；6为边缘拓展透镜的通光孔径；7为边缘拓展透镜的外径；8为边缘拓展结构的厚度；9为发散的太赫兹波；10为商用平凸准直透镜；11为准直的太赫兹波；12为太赫兹边缘拓展平凸透镜；13为准直的太赫兹波。
具体实施方式
23.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方法做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
24.除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
25.图1传统太赫兹透镜和太赫兹边缘拓展透镜示意图。其中，传统透镜1的通光孔径2等于透镜外径。边缘拓展透镜4的通光孔径6与传统透镜1的通光孔径2相同，边缘扩展结构5的厚度与传统透镜1的边缘厚度3相同。太赫兹边缘拓展透镜外径7大于通光孔径6。
26.实施例1：
27.在某个太赫兹波谱测量系统中，波源输出的太赫兹波是发散的且发散角度固定不变，需要利用太赫兹透镜进行准直。
28.图2所示为使用商用平凸透镜10实现的太赫兹波准直，通过调整透镜10与太赫兹波发射源的距离，使该距离等于透镜10的焦距，从而实现太赫兹波的准直。由于太赫兹波发散角和传播到准直透镜的距离是固定的，因此太赫兹波入射到透镜10上的光斑尺寸是固定的，且要小于透镜10的可通光孔径。这将造成太赫兹波在透镜10中传播距离的增加，多余的透镜材料将产生对太赫兹波不必要的吸收损耗。
29.图3所示为使用边缘拓展平凸透镜12实现的太赫兹波准直，通过调整透镜12与太赫兹波发射源的距离，使该距离等于边缘拓展平凸透镜12的焦距，从而实现太赫兹波的准直。通过对透镜12通光孔径的设计，太赫兹波束在透镜12入射表面上的尺寸可以最大化的等于透镜12的通光孔径，太赫兹波在透镜12中的传播距离最短，没有多余透镜材料，相比透
镜10而言，不会产生对太赫兹波不必要的吸收损耗。此外透镜12的外径与透镜10的外径相同，可以使用具有标准装卡尺寸的商用光学调整架装卡，使用方便。
30.本发明的太赫兹边缘拓展透镜可用于与商用光学调整架的标准装卡尺寸相匹配，例如2in、3in或4in等。
31.根据太赫兹波发散角和焦距，可计算得到透镜12的通光孔径。
32.本发明选取在该波段具有良好色散和吸收特性的聚四氟乙烯(ptfe)作为太赫兹透镜的材料。还可以采用以下材料：聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、高密度聚乙烯(hdpe)、聚4-甲基戊烯(tpx)、硅(si)和锗(ge)。
33.本发明的透镜与其他使用相同材料的商用透镜相比，具有更薄的透镜厚度，更少的透镜材料使用和更小的太赫兹波吸收损耗。
34.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。


技术特征：
1.一种具有边缘拓展结构的太赫兹边缘拓展透镜，其特征在于，所述透镜为一体成型结构的透镜，包括通光部和拓展部，通光部中心厚度大于边缘厚度，通光部边缘向外延展成拓展部。2.根据权利要求1所述的一种具有边缘拓展结构的太赫兹边缘拓展透镜，其特征在于，所述透镜为用于太赫兹准直的折射透镜。3.根据权利要求1或2所述的一种具有边缘拓展结构的太赫兹边缘拓展透镜，其特征在于，所述折射透镜为单凸透镜或双凸透镜。4.根据权利要求1所述的一种具有边缘拓展结构的太赫兹边缘拓展透镜，其特征在于，所述透镜形状为圆形。5.根据权利要求1所述的一种具有边缘拓展结构的太赫兹边缘拓展透镜，其特征在于，所述通光孔径为太赫兹波束在透镜入射表面的尺寸。6.根据权利要求1所述的一种具有边缘拓展结构的太赫兹边缘拓展透镜，其特征在于，所述透镜材料为聚合物或半导体。7.根据权利要求1、2、4-6任意一项所述的一种具有边缘拓展结构的太赫兹边缘拓展透镜，其特征在于，所述透镜的外径大于所述透镜的通光孔径。8.根据权利要求1、2、4-6任意一项所述的一种具有边缘拓展结构的太赫兹边缘拓展透镜，其特征在于，所述透镜的拓展部用于光学调整架对其进行装卡。9.根据权利要求8所述的一种具有边缘拓展结构的太赫兹边缘拓展透镜，其特征在于，所述的太赫兹边缘拓展透镜用于装卡尺寸为2in、3in或4in标准尺寸的商用光学调整架进行装卡。

技术总结
本发明涉及一种具有边缘拓展结构的太赫兹边缘拓展透镜。本发明的透镜的通光孔径根据太赫兹波入射到透镜表面的波束尺寸而设计，与通光孔径为标准尺寸的商用太赫兹透镜相比，本发明的透镜厚度更薄，透镜材料对太赫兹波的吸收衰减更小。本发明的边缘拓展结构为与透镜一体的边缘拓展平板，尺寸上与标准装卡尺寸的商用光学调整架相匹配，方便透镜的装卡和使用。方便透镜的装卡和使用。方便透镜的装卡和使用。


技术研发人员：祁峰 李惟帆
受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所
技术研发日：2022.02.28
技术公布日：2022/5/25