Труды международной конференции The XXVII Annual International Conference "Saratov Fall Meeting 2023" , 25-29 сентября 2023 г., Саратов, Россия
Прикладная оптика

Полусферическая рутиловая линза для ТГц микроскопии на основе эффекта твердотельной иммерсии со cверхразрешением

В. А. Желнов^a, Н. В. Черномырдин^a, И. Е. Спектор^a, П. А. Каралкин^b, Д. С. Пономарев^c, В. Н. Курлов^d, К. И. Зайцев<sup>a

a</sup> Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, 119991 Москва, Россия
^b Институт регенеративной медицины, Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский университет), 119991 Москва, Россия
^c Институт сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники им. В. Г. Мокерова РАН, 117105 Москва, Россия
^d Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук, 142432 Черноголовка, Россия

Аннотация: Микроскопия на основе эффекта твердотельной иммерсии – это метод ближнепольной визуализации, который позволяет преодолеть дифракционный предел Аббе за счет фокусировки светового пучка на малом расстоянии за линзой с высоким показателем преломления. Он обеспечивает высокую энергетическую эффективность благодаря отсутствию каких-либо субволновых зондов или диафрагм в оптическом тракте. Выгодное сочетание сверхразрешения и высокой энергетической эффективности открывает широкие возможности применения данного метода в различных областях науки и техники. Пространственное разрешение микроскопии на основе эффекта твердотельной иммерсии в основном ограничено значением показателя преломления линзы, при этом более плотные оптически линзы обеспечивают более высокое разрешение. В настоящей работе объемный кристалл рутила (TiO$_2$) впервые используется в качестве материала для иммерсионной линзы, которая обеспечивает впечатляющий показатель преломления $\sim$10 в терагерцовом диапазоне. Это самое высокое значение показателя преломления, когда-либо использовавшееся в микроскопии на основе эффекта твердотельной иммерсии. Для создания микроскопа использовались лавинно-пролетный диод в качестве источника непрерывного излучения на частоте 0.2 THz (длина волны $\lambda$ = 1.5 mm) и детектор Голея. Экспериментальные исследования показали, что пространственное разрешение разработанного микроскопа находится в пределах 0.06–0.11$\lambda$. Это самое высокое разрешение, когда-либо зарегистрированное для любой оптической системы на основе эффекта твердотельной иммерсии.

Ключевые слова: терагерцовые технологии, терагерцовые оптические материалы, рутил, высокий показатель преломления, ближнепольная микроскопия, микроскопия на основе эффекта твердотельной иммерсии, сверхразрешение.

Поступила в редакцию: 09.01.2024
Исправленный вариант: 23.01.2024
Принята в печать: 05.03.2024

DOI: 10.61011/OS.2024.04.58217.37-24

Реферативные базы данных:

•