Diseño y caracterización de un sistema cuasi-óptico para medida de muestras en el rango de los terahercios

Abstract

El presente proyecto final de carrera trata de describir el diseño y caracterización de un sistema de medición en el rango de los terahercios por medio de sistemas cuasi-ópticos. Dicho proyecto va a cubrir una serie de necesidades existentes a la hora de analizar distintos materiales utilizando un analizador de redes. El problema principal que se tenía antes de la realización de este proyecto era que a la hora de medir muestras lo importante era medir los parámetros que caracterizaban dichas muestras. Estos parámetros iban desde el coeficiente de refracción, la permitividad de un material o incluso su permeabilidad. Dichos datos se calculaban a través de los parámetros S, y los parámetros S a partir de medidas en radiación. Al medir en radiación el campo que se radiaba se difractaba con lo que hacía imposible medir secciones pequeñas de los objetos, es decir, eran necesarios objetos muy grandes para que casi la totalidad del campo incidiera sobre ellos. Por tanto, era necesario centrar este campo, para obtener más campo en la muestra y con ello conseguir tener la zona de medida controlada y aumentar el margen dinámico de medida. El problema surge ahora en cómo hacer esto en therahercios y es por ello por lo que se ha elegido la cuasi-óptica, ya que trabaja similar a la óptica geométrica pero en frecuencias mucho más bajas (THz). Para realizar esto se han utilizado espejos con el fin de enfocar el haz sobre la muestra. En este proyecto se han diseñado dos sistemas complementarios. El primero de ellos pretendía medir pequeñas secciones de muestras y para ello se han utilizado espejos elípticos. El segundo caso se centraba en medir espacios más amplios de dichas muestras y para ello ha utilizado espejos tanto elípticos como parabólicos. En ambos diseños los resultados obtenidos son buenos ya que tanto para el diseño empleado para medir zonas reducidas de muestras como para el diseño destinado a medir zonas más amplias, los valores obtenidos para el ancho de haz en el punto de medida son del orden requerido, como se verá a lo largo del proyecto. Además de ello, los valores obtenidos de potencia que llega a cada espejo y al final del sitema indicado son altos, por lo que los diseños no tienen apenas pérdidas y los resultados de medida serán bastante exactos. Todos estos resultados y diseños se analizarán a lo largo de este proyecto de forma más exhaustiva.