Design und Bewertung eines THz Time Domain Imaging Systems

Mit der Entwicklung von flächigen Detektoren in THz Time Domain Imaging Systemen spielt das Optikdesign eine immer wichtigere Rolle. Besondere Anforderungen sind die große Wellenlänge, die große spektrale Bandbreite und die zur Verfügung stehenden Linsenmaterialien. Dabei gilt es die Anzahl der Linsen möglichst gering zu halten, da diese zu Verlusten durch Fresnelreflexionen und Absorption im Linsenmaterial führen. In Time Domain Systemen führen die Fresnelreflexionen zusätzlich zu störenden Pulsechos. In diesem Beitrag wird ein mit ZEMAX optimiertes THz-System vorgestellt, bei dem Spiegel und Linsen kombiniert eingesetzt werden. Als Linsenmaterial wurde der wasserarme Kunststoff ZEONEX verwendet, der auch im visuellen Spektralbereich eingesetzt wird. Die Linse besitzt zwei asphärische Flächen mit Verwendung höherer Asphärenkoeffizienten und wurde mittels Ultrapräzisionsbearbeitung hergestellt. Das System ist für Wellenlängen bis 750 µm und Feldpunkte bis 4 mm beugungsbegrenzt. Die mit ZEMAX ermittelten Werte für die PSF und das Auflösungsvermögen werden mit Messwerten verglichen. Es zeigt sich, dass die mit ZEMAX ermittelten Werte sehr gut mit den experimentellen übereinstimmen.