Получение поперечных мод с азимутальной поляризацией в волноводных квазиоптических резонаторах терагерцевого диапазона

Abstract

Цилиндрические векторные пучки имеют множество приложений, включая ускорение электронов, обработку материалов, высокоразрешающую метрологию, микроэллипсометрию и спектроскопию. В терагерцевом диапазоне методы и подходы формирования пучков со сложной поляризационной структурой практически отсутствуют. Предложена методика расчета и численно получены коэффициенты отражения и передачи азимутально-симметричных мод для дифракционного зеркала в виде многокольцевой диафрагмы, расположенной внутри металлического круглого волновода. При помощи программного пакета HFSS найдена оптимальная структура дифракционного зеркала, позволяющая существенно снизить коэффициенты отражения мод с неазимутальными типами поляризации. Полученные результаты могут найти применение при разработке новых внутрирезонаторных методов формирования излучения с пространственно-неоднородной поляризацией в лазерах терагерцевого диапазона.

Циліндричні векторні пучки мають багато застосувань, у тому числі прискорення електронів, обробку матеріалів, високороздільну метрологію, мікроеліпсометрію і спектроскопію. У терагерцовому діапазоні методи і підходи формування пучків зі складною поляризаційною структурою практично відсутні. Запропоновано методику розрахунку й чисельно отримано коефіцієнти відбиття та передачі азимутально-симетричних мод для дифракційного дзеркала у вигляді багатокільцевої діафрагми, розташованої всередині металевого круглого хвилеводу. За допомогою програмного пакета HFSS знайдено оптимальну структуру дифракційного дзеркала, що дозволяє значно знизити коефіцієнти відбиття мод з неазимутальними типами поляризації. Отримані результати можуть бути застосовані при розробці нових внутрішньорезонаторних методів формування випромінювання з просторово-неоднорідною поляризацією в лазерах терагерцового діапазону.

Cylindrical vector beams have many applications including electron acceleration, handling materials, a high-resolution metrology, microellipsometry and spectroscopy. Methods and approaches for obtaining beams with complex polarization structure are practically absent in the terahertz range.The method of calculation is proposed and coefficients of reflection and transmission of azimuthally symmetric modes for diffraction mirror in the form of an concentric diaphragm located inside a metal circular waveguide are obtained numerically. With the help of programme solver HFSS the optimal structure of diffraction mirror is found, which allows to reduce significantly the reflection coefficients for modes with nonazimuthal types of polarization. The obtained results can be used to develop new intracavity methods for formation of radiation with spatially inhomogeneous polarization in terahertz lasers.