基于非傍轴衍射光学照明与收集设计的单像素太赫兹成像原理

光工程的艺术通过对强度、相位和偏振等光子特性的精细操控揭开了可能性的世界。在各种条件下对这些光学特性的精确控制可应用于通信、光-物质相互作用、激光直写和成像等领域，丰富了我们的技术图景。在本研究中，我们着手建立非傍轴太赫兹成像系统设计与组装的合理框架。我们的焦点集中于仅由平面硅衍射光学元件构成的无透镜光子系统。这些元件包括高阻硅基非傍轴菲涅耳波带片、斐波那契透镜、贝塞尔轴锥镜和艾里波带片，均通过激光烧蚀技术精心制作。对这些平面元件各种组合的系统探索阐明了它们的优势与不足。我们的工作延伸到这些光学元件的实际应用，它们用单像素探测器照明样品并捕获这些光栅扫描样品散射的光。通过全面考察，我们跨多种指标评估成像系统，包括对比度、分辨率、景深和焦点。这种多面方法使我们能提炼出太赫兹成像装置最优组装的合理设计原理。本研究的结果为迈向紧凑、用户友好的太赫兹成像系统开发开辟了令人兴奋的道路，其中传感器与无源光学元件无缝集成于单一芯片。这些创新不仅增强了太赫兹成像能力，也为新应用铺平道路，迎来了先进太赫兹光子技术令人鼓舞的新时代。