Жгуты оптических волокон c высоким показателем преломления для проведения ТГц визуализации с субволновым разрешением (обзор)

Пучки или жгуты оптических волокон находят все больше применений в различных областях волоконной оптики, несмотря на сравнительно низкое разрешение подобных устройств, которое не превышает длины волны $\lambda$. Одним из способов решения указанной проблемы является использование материалов с высоким показателем преломления, что позволит добиться сильной локализации мод излучения в волокне. В настоящем обзоре рассказывается об использовании для этих целей сапфировых волокон с высоким показателем преломления $n>3$. Они используются в качестве основы для жгутов волокон, работающих в терагерцовом (ТГц) диапазоне и обеспечивают проведение визуализации с пространственным разрешением, превышающим дифракционный предел Аббе для свободного пространства. Изготовлены жгуты сапфировых волокон различной конфигурации, состоящие из массивов параллельно и не параллельно уложенных волокон, получены теоретические и экспериментальные оценки их пространственного разрешения с использованием как анализа парной корреляционной функции разупорядоченной упаковки волокна, так и ТГц имиджинга. В частности, для жгута, состоящего из параллельных волокон с металлическим напылением, разрешение меняется по апертуре со средним значением 0.53 $\lambda$, а на отдельных участках может достигать 0.3 $\lambda$. Для жгута с расходящимися волокнами с диэлектрическим покрытием разрешение составляет 0.35 $\lambda$, что значительно превышает предел Аббе. Разработанные принципы могут быть перенесены на любой спектральный диапазон, где доступны материалы для волоконной оптики с высоким показателем преломления. Наконец, описаны методики восстановления ТГц изображений тестовых бинарных объектов, полученных при помощи предлагаемых жгутов.