Los investigadores exploran cómo interactúan las ondas de terahercios con lentes con patrones de ojo de buey

Espectros de transmisión normalizados de la estructura de ojo de buey mapeados en función del ángulo y las frecuencias. (a) muestra los resultados experimentales. (b) muestra los resultados calculados del modelo analítico descrito por la ecuación. (3). (c) muestra los resultados de la simulación FEM. Las intensidades se representan en escala logarítmica. En el experimento, los espectros se miden con un paso de ángulo de 0,1^∘ de 0 a 8^∘ e intervalo de frecuencia de 5 GHz de 1,2 a 2,1 THz. En la simulación analítica y numérica, el paso del ángulo es 0.1^∘ y el paso de frecuencia es de 12 GHz. Las líneas punteadas son frecuencias resonantes calculadas a partir de la ecuación. Crédito:Revisión física aplicada (2022). DOI:10.1103/PhysRevApplied.17.054020

Los nuevos dispositivos de terahercios, como los biosensores y las antenas en los sistemas de comunicación rápida, se beneficiarán de un análisis de una lente de terahercios con una estructura de ojo de buey realizado por un equipo de RIKEN.

Las ondas de terahercios se llaman así porque normalmente tienen frecuencias entre 0,1 y 10 terahercios (1 terahercio es un billón de ciclos por segundo). Están intercalados entre las regiones de microondas e infrarrojos en el espectro electromagnético. Las nuevas tecnologías basadas en ondas de terahercios están despegando en áreas como la generación de imágenes, la comunicación inalámbrica y los sensores.

Las lentes que consisten en ranuras concéntricas se usan comúnmente para enfocar ondas de terahercios en aplicaciones tales como imágenes de alta resolución y antenas para una comunicación inalámbrica rápida. Estas estructuras de ojo de buey canalizan la propagación de ondas de terahercios hacia aberturas más pequeñas que la longitud de onda de la radiación de terahercios. Pero hasta ahora, su rendimiento de enfoque se ha medido solo para las ondas de terahercios que los golpean directamente y no para las ondas que los golpean oblicuamente.

"Estas lentes dependen en gran medida del ángulo de la onda de terahercios que inciden", dice Yu Tokizane del Centro RIKEN de Fotónica Avanzada. "Esta dependencia del ángulo se ha ignorado en estudios anteriores porque las mediciones en incidencia oblicua son difíciles debido a la baja intensidad de la señal. Sin embargo, muchas aplicaciones prácticas de la estructura de ojo de buey de terahercios requieren varios ángulos de incidencia".

Ahora, Tokizane, Hiroaki Minamide y tres compañeros de trabajo, todos en el Centro RIKEN de Fotónica Avanzada, han medido la respuesta de una lente con estructura de ojo de buey a las ondas de terahercios que la golpean en ángulos de entre 0 y 8 grados.

"Nuestros resultados serán útiles para optimizar la eficiencia de acoplamiento de la antena de ojo de buey, un tipo de dispositivo que podría usarse en aplicaciones espectroscópicas y de rango", dice Tokizane.

El equipo descubrió que las lentes configuran dos resonancias:una resonancia principal que varía con el ángulo de incidencia y un lóbulo lateral a la resonancia principal. Estos resultados podrían reproducirse bien con un modelo simple.

"Los espectros medidos de la estructura de la diana parecen complicados a primera vista", señala Tokizane. "Sin embargo, nuestro modelo describe los resultados experimentales que incluyen picos diminutos, lo que nos da confianza de que los resultados experimentales no son artefactos. En este estudio, fue interesante descubrir que los resultados aparentemente complicados son correctos y solo son consecuencias de fenómenos físicos simples sin suposiciones sofisticadas. ."

El estudio se publica en Physical Review Applied . + Explora más