Терагерцовая поляризационно-чувствительная микроскопия субволнового разрешения на основе эффекта твердотельной иммерсии

Терагерцовые (ТГц) технологии находят множество применений в медицинской диагностике и терапии. Большинство из них основаны на теории эффективной среды, которая предполагает, что биологические ткани оптически изотропны и однородны в масштабах, определяемых ТГц длинами волн. Между тем последние исследования показали возможность визуализации мезомасштабных $(\sim\lambda)$ неоднородностей тканей методами ТГц микроскопии, где $\lambda$ – длина волны. В связи с этим возникает проблема изучения соответствующих эффектов рассеяния и поляризации ТГц излучения при взаимодействии с биологическими тканями, для чего отсутствуют подходящие инструменты. Для решения этой проблемы разработан поляризационно-чувствительный ТГц микроскоп на основе эффекта твердотельной иммерсии, работающий в режиме отражения. Он использует кремниевую полусферическую иммерсионную линзу, поляризатор и анализатор на основе металлических проволочных сеток, лампу обратной волны в качестве источника непрерывного излучения на частоте 0.6 THz ($\lambda$ = 500 $\mu$m) и детектор Голея. Данная система позволяет изучать локальный поляризационно-зависимый ТГц отклик мезомасштабных структурных элементов тканей с разрешением до 0.15$\lambda$. При помощи разработанного метода получены ТГц изображения тестовых сред для двух ортогональных состояний поляризации падающего ТГц излучения, которые позволили выявить их ТГц двулучепреломление (структурную оптическую анизотропию). Рассмотрена структурная анизотропия ТГц отклика образцов пористой биоморфной карбидокремниевой керамики. Получены распределения показателя преломления свежеиссеченного мозга крысы, где наиболее выраженное ТГц двулучепреломление наблюдается в мозолистом теле (Corpus callosum), образованном ориентированными и плотно упакованными аксонами, соединяющими полушария головного мозга. Полученные результаты показывают перспективность применения ТГц поляризационно-чувствительной микроскопии в биофотонике и медицинской визуализации.