Univerzální optický systém s automatizovanou závěrkou pro záření v THz oblastech

Universal optical system wit automated shutter control for THz radiation.

Functioning sample

Předmětem je univerzální optická soustava pro kolimaci záření z výstupu zrcadlového dalekohledu (reflektoru) Newtonova typu. Kolimace záření je podstatná pro zajištění dobrého prostorového rozlišení snímací soustavy bolometrů a odstínění záření dopadajícího na „chladné“ referenční bolometry. Dalším pracovním režimem soustavy je režim čočka, kdy je předmět o daleko větší velikosti než rozměr matice detekčních bolometrů - zde dochází k fokusaci THz záření do stopy rozměrově podobné ploše detekčních elementů. Motorizovaná závěrka s automatizovaným řízením doby otevření je nezbytná pro rastrování při pořizování výsledného obrazu. Pro dodržení požadavků na propustnost materiálu ve vzdálené infračervené oblasti (FIR) a THz oblasti byl zvolen speciální polymer (polyIR) pro konstrukci optického členu a diamant pro okénko evakuovaného pouzdra snímacích elementů. Materiály na bázi solí KBr a BaF se projevily jako konstrukčně nevhodné kvůli jejich křehkosti (nemožnost udržení bolometrického pole v podtlaku) a hydroskopičnosti (povlakování znemožnilo jejich použití pro velké vlnové délky). Systém se vykazuje značnou modulatitou. Jednoduchou výměnou čoček Fresnelovské konstrukce lze dosáhnout různých efektivních fokálních vzdáleností (0.9 - 7 cm) a tím měnit zorné pole optického systému. Jednoduché přeuspořádání členů systému, včetně polohy závěrky, lze volit funkci systému mezi THz kolimátorem a THz čočkou. Navíc, systém je možno osadit optickými elementy z běžnějších IR materiálů jako je Ge.

Function sample "Universal optical system wit automated shutter control for THz radiation " acts as a system for colimation of the output THz radiation collected by a Newton - type mirror telescope. For this case, collimation is necessary to obtain good spatial resolution of THz radiation detection elements, consisted from a matrix of bolometers. Furthermore, for proper function of the detection, it is requierd to shield "cold" refernce bolometers from incomming radiation. Another work mode of the system is a lens mode. In this mode, image of scanned object is focussed on matrix of detection elements with area much smaller than dimmensions of the object. Motorized shutter with automated controlo of its open-close times is required for rastering during acquisition of the image. To meet the criteria - capability of operation in Far-infrared and Thz areas of the spectrum, i. e. for radiation with wavelengths > 13 microns, a proper choice of optical material is needed. We chose optical elements from special polymer (PolyIR) and diamond as a material of window of the vacuum case containing detection elements. Optical materials based on salts like KBr are unappliable due to their hydroscopicity and uncapability to wihstand high pressure. Construction of the optical elements is Fresnel type. Such construction has low thickness and good transmission in THz regions. The system distinguishes by its great modularity. Together with warious fields of wiews, just a simple exchange of Fressnel lenses results in various effective focal lengths(0.9-7 cm) of the system. A simple reordering of the elements of the system, including shutter, allows us to chose betwwen lens mode or collimator mode of the system. Furthermore, the system is able t carry standard lenses from more frequent IR materials like Ge.

colimantion; focusation; THz radiation, lenses, automated shutter

colimantion; focusation; THz radiation, lenses, automated shutter

FEKT UMEL, Technická 10, 61600 Brno

In order to use the result by another entity, it is always necessary to acquire a license