紧凑型超表面太赫兹光谱仪
光学
2023-09-06 v1 天体物理仪器与方法
摘要
太赫兹频段的电磁频谱对于理解宇宙历史中星系与恒星的形成与演化以及行星形成过程具有重要意义。在恒星形成云中，组成原子和分子被激发产生特征发射与吸收谱线，其中许多位于太赫兹频率。因此，探测作为分子与原子独特指纹的频谱特征需要太赫兹光谱仪，且由于地球大气中的水蒸气吸收，此类光谱仪需在空间观测站中运行。然而，当前的太赫兹光谱仪面临若干限制其性能与应用的挑战，包括分辨率低、带宽有限、体积大以及复杂性高。在本文中，我们通过展示一种使用超表面的紧凑型太赫兹光谱仪概念来解决后两个问题。我们首先对超表面进行建模、设计与制备，旨在优化其在 1.7 至 2.5 THz 频段内的性能。接下来，我们利用一组工作频率在 2.1 THz 附近略有差异的量子级联激光器来验证该光谱仪的性能。最后，我们应用频谱反演方法分析测量数据，确认分辨率 R 至少为 273。我们的结果成功展示了一种微型化太赫兹光谱仪概念。
引用
@article{arxiv.2309.02341,
title = {Compact Metasurface Terahertz Spectrometer},
author = {Wenye Ji and Jin Chang and Behnam Mirzaei and Marcel Ridder and Willem Jellema and Wilt Kao and Alan Lee and Jian Rong Gao and Paul Urbach and Aurele J. L. Adam},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.02341},
year = {2023}
}