Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2023, выпуск 6 » Статья стр. 880
<<<>>>
Сочетание полого сапфирового волновода и иммерсионной линзы для ТГц эндоскопии сверхвысокого разрешения
DOI: 10.21883/OS.2023.06.55925.123-23
Переводная версия: 10.61011/EOS.2023.06.56674.123-23
Кучерявенко А.С. 1, Желнов В.А. 1, Черномырдин Н.В.2, Курлов В.Н.1, Зайцев К.И.2, Катыба Г.М.1
1Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН, Черноголовка, Россия
2Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия
Email: ans.kucher@mail.ru
Поступила в редакцию: 7 февраля 2023 г.
В окончательной редакции: 13 февраля 2023 г.
Принята к печати: 16 февраля 2023 г.
Выставление онлайн: 19 июля 2023 г.
PDF версия
Развитию методов терагерцовой (ТГц) визуализации препятствует низкое пространственное разрешение традиционных дифракционно-ограниченных изображающих систем главным образом из-за большой длины волны используемого излучения (от единиц mm до десятков μm). Для решения указанной проблемы нами предложен новый метод ТГц-эндоскопии с субволновым пространственным разрешением, который предназначен для исследования труднодоступных областей живых организмов in vivo. В качестве волновода используется полая сапфировая трубка с покрытием из политетрафторэтилена, в которой реализован антирезонансный принцип передачи излучения. Для субволновой локализации излучения на выходе волновода использовалась линза на основе эффекта твердотельной иммерсии. Геометрические параметры волновода и иммерсионной линзы оптимизированы для обеспечения высоких оптических характеристик в заданном диапазоне длин волн и обеспечения наилучшей фокусировки. Разработаны и изготовлены две иммерсионные линзы из сапфира и кремния, которые затем устанавливались на плоскопараллельные окна, закрепляемые на заднем торце волновода. Исследование распределения интенсивности поля на теневой стороне системы "волновод-линза" выявило диаметр фокального пятна ~= 0.2λ в случае изготовления линзы из сапфира и ~= 0.3λ в случае изготовления линзы из кремния на длине волны λ = 500 λm, что существенно превышает предел Аббе. Это согласуется с нашими численными прогнозами и демонстрирует перспективность применения предложенного эндоскопа для измерений с субволновым разрешением. Ключевые слова: терагерцовое излучение, терагерцовая визуализация, эндоскопия, субволновое пространственное разрешение, дифракционный предел Аббе, эффект твердотельной иммерсии.
  1. H. Guerboukha, K. Nallappan, M. Skorobogatiy. Adv. Opt. Photonics, 10 (4), 843 (2018). DOI: 10.1364/AOP.10.000843
  2. Z. Yan, L.-G. Zhu, K. Meng, W. Huang, Q. Shi. Trends Biotechnol., 40 (7), 816 (2022). DOI: 10.1016/j.tibtech.2021.12.002
  3. O.P. Cherkasova, D.S. Serdyukov, E.F. Nemova, A.S. Ratushnyak, A.S. Kucheryavenko, I.N. Dolganova, G. Xu, M. Skorobogatiy, I.V. Reshetov, P.S. Timashev, I.E. Spektor, K.I. Zaytsev, V.V. Tuchin. J. Biomed. Opt., 26 (09), (2021). DOI: 10.1117/1.JBO.26.9.090902
  4. C.D. Stoik, M.J. Bohn, J.L. Blackshire. Opt. Express, 16 (21), 17039 (2008). DOI: 10.1364/OE.16.017039
  5. S. Zhong, H. Shen, Y.-C. Shen, J.A. Zeitler, L. Ho, M. Evans, P.T. Taday, M. Pepper, T. Rades, K.C. Gordon, R. Muller, P. Kleinebudde. In: 2009 34th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IEEE, 2009), vol. 12, p. 1-2. DOI: 10.1109/ICIMW.2009.5324630
  6. J.A. Zeitler, P.F. Taday, D.A. Newnham, M. Pepper, K.C. Gordon, T. Rades. J. Pharmacy and Pharmacology, 59 (2), 209 (2007). DOI: 10.1211/jpp.59.2.0008
  7. K. Kawase, Y. Ogawa, Y. Watanabe, H. Inoue. Opt. Express, 11 (20), 2549 (2003). DOI: 10.1364/oe.11.002549
  8. Md.S. Islam, C.M.B. Cordeiro, M.A.R. Franco, J. Sultana, A.L.S. Cruz, D. Abbott. Opt. Express, 28 (11), 16089 (2020). DOI: 10.1364/OE.389999
  9. M. Mbonye, R. Mendis, D.M. Mittleman. Appl. Phys. Lett., 95 (23), 233506 (2009). DOI: 10.1063/1.3268790
  10. G. Xie, Y. Zhong, G. Li, C. She, X. Lu, F. Yue, S. Liu, C. Jing, Y. Cheng, J. Chu. Results Phys., 19, 103534 (2020). DOI: 10.1016/j.rinp.2020.103534
  11. S.R. Andrews. J. Phys. D. Appl. Phys., 47 (37), 374004 (2014). DOI: 10.1088/0022-3727/47/37/374004
  12. G. Xu, K. Nallappan, Y. Cao, M. Skorobogatiy. Sci. Rep., 12 (1), 4551 (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-08334-6
  13. S.P. Jamison, R.W. McGowan, D. Grischkowsky. Appl. Phys. Lett., 76 (15), 1987 (2000). DOI: 10.1063/1.126231
  14. B. Ung, A. Mazhorova, A. Dupuis, M. Roze, M. Skorobogatiy. Opt. Express, 19 (26), B848 (2011). DOI: 10.1364/OE.19.00B848
  15. K. Wang, D.M. Mittleman. J. Opt. Soc. Am. B, 22 (9), 2001 (2005). DOI: 10.1364/JOSAB.22.002001
  16. Y. Cao, K. Nallappan, G. Xu, M. Skorobogatiy. Nature Communications, 13 (1), 4090 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-31590-z
  17. G.M. Katyba, K.I. Zaytsev, N. V Chernomyrdin, I.A. Shikunova, G.A. Komandin, V.B. Anzin, S.P. Lebedev, I.E. Spektor, V.E. Karasik, S.O. Yurchenko, I.V. Reshetov, V.N. Kurlov, M. Skorobogatiy. Adv. Opt. Mater., 6 (22), 1800573 (2018). DOI: 10.1002/adom.201800573
  18. B. You, D.J. Monk, D.R. Walt, Z. Yang, M. Zhang, Y. Liao, Q. Tian, Q. Li, Y. Zhang, Z. Zhuang, E. Fabry, A. Albertazzi, A.C. Hofmann, A.V. Fantin, J.M.C. Santos, J.Y. Lu, C.M. Chiu, C.C. Kuo, C.H. Lai, H.C. Chang, Y.J. Hwang, C.L. Pan, C.K. Sun. Opt. Exp., 24 (16), 18013 (2016). DOI: 10.1364/OE.24.018013
  19. G.M. Katyba, K.I. Zaytsev, I.N. Dolganova, N.V. Chernomyrdin, V.E. Ulitko, S.N. Rossolenko, I.A. Shikunova, V.N. Kurlov. Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials, 67 (3), 100523 (2021). DOI: 10.1016/j.pcrysgrow.2021.100523
  20. G.M. Katyba, P.A. Chizhov, V.N. Kurlov, I.N. Dolganova, S.V. Garnov, K.I. Zaytsev, V.V. Bukin. Opt. Express, 30 (3), 4215 (2022). DOI: 10.1364/OE.447060
  21. G.M. Katyba, D.G. Melikyants, N.V. Chernomyrdin, V.N. Kurlov, K.I. Zaytsev. Opt. Eng., 60 (08), (2021). DOI: 10.1117/1.OE.60.8.082010
  22. D.S. Ponomarev, D.V. Lavrukhin, N.V. Zenchenko, T.V. Frolov, I.A. Glinskiy, R.A. Khabibullin, G.M. Katyba, V.N. Kurlov, T. Otsuji, K.I. Zaytsev. Opt. Lett., 47 (7), 1899 (2022). DOI: 10.1364/OL.452192
  23. K.I. Zaytsev, G.M. Katyba, N.V. Chernomyrdin, I.N. Dolganova, A.S. Kucheryavenko, A.N. Rossolenko, V.V. Tuchin, V.N. Kurlov, M. Skorobogatiy. Adv. Opt. Mater., 8 (18), 2000307 (2020). DOI: 10.1002/adom.202000307
  24. G.M. Katyba, M. Skorobogatiy, D.G. Melikyants, N.V. Chernomyrdin, A.N. Perov, E.V. Yakovlev, I.N. Dolganova, I.E. Spektor, V.V. Tuchin, V.N. Kurlov, K.I. Zaytsev. Phys. Rev. Appl., 18 (3), 034069 (2022). DOI: 10.1103/PhysRevApplied.18.034069
  25. Y.H. Lo, R. Leonhardt. Opt. Express, 16 (20), 15991 (2008). DOI: 10.1364/OE.16.015991
  26. N.C.J. Van Der Valk, P.C.M. Planken. Appl. Phys. Lett., 81 (9), 1558 (2002). DOI: 10.1063/1.1503404
  27. A.J. Huber, F. Keilmann, J. Wittborn, J. Aizpurua, R. Hillenbrand. Nano Lett., 8 (11), 3766 (2008). DOI: 10.1021/nl802086x
  28. N.V. Chernomyrdin, A.S. Kucheryavenko, G.S. Kolontaeva, G.M. Katyba, I.N. Dolganova, P.A. Karalkin, D.S. Ponomarev, V.N. Kurlov, I.V. Reshetov, M. Skorobogatiy, V.V. Tuchin, K.I. Zaytsev. Appl. Phys. Lett., 113 (11), 111102 (2018). DOI: 10.1063/1.5045480
  29. N.V. Chernomyrdin, M. Skorobogatiy, D.S. Ponomarev, V.V. Bukin, V.V. Tuchin, K.I. Zaytsev. Appl. Phys. Lett., 120 (11), 110501 (2022). DOI: 10.1063/5.0085906
  30. N.V. Chernomyrdin, M. Skorobogatiy, A.A. Gavdush, G.R. Musina, G.M. Katyba, G.A. Komandin, A.M. Khorokhorov, I.E. Spektor, V.V. Tuchin, K.I. Zaytsev. Optica, 8 (11), 1471 (2021). DOI: 10.1364/OPTICA.439286
  31. M.A. Duguay, Y. Kokubun, T.L. Koch, L. Pfeiffer. Appl. Phys. Lett., 49 (1), 13 (1986). DOI: 10.1063/1.97085
  32. Z. Zhu, T. Brown. Opt. Express, 10 (17), 853 (2002). DOI: 10.1364/OE.10.000853
  33. K.I. Zaytsev, G.M. Katyba, V.N. Kurlov, I.A. Shikunova, V.E. Karasik, S.O. Yurchenko. IEEE Trans. Terahertz. Sci. Technol., 6 (4), 576 (2016). DOI: 10.1109/TTHZ.2016.2555981
  34. N.V. Chernomyrdin, V.A. Zhelnov, A.S. Kucheryavenko, I.N. Dolganova, G.M. Katyba, V.E. Karasik, I.V. Reshetov, K.I. Zaytsev. Opt. Eng., 59 (06), 061605 (2019). DOI: 10.1117/1.oe.59.6.061605
  35. G.M. Katyba, K.I. Zaytsev, I.N. Dolganova, I.A. Shikunova, N.V. Chernomyrdin, S.O. Yurchenko, G.A. Komandin, I.V. Reshetov, V.V. Nesvizhevsky, V.N. Kurlov. Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials, 64 (4), 133 (2018). DOI: 10.1016/j.pcrysgrow.2018.10.002
  36. A.A. Bushunov, M.K. Tarabrin, V.A. Lazarev. Laser Photon. Rev., 15 (5), 2000202 (2021). DOI: 10.1002/LPOR.202000202

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme