색 분산 메타표면 기반 3D 테라헤르츠 공초점 이미징

테라헤르츠 공초점 이미징은 비금속 물체의 고해상도 3D 투과 검사를 가능하게 하지만, 기존 방식은 두꺼운 물체 이미징 시 제한된 심도, 일관성 없는 깊이 해상도, 그리고 깊이에 따른 공간 해상도 변화 등의 한계를 가집니다. 본 연구는 이러한 문제 해결을 위해 일반적인 집속 메타표면의 고유한 색수차를 활용하여 주파수 의존적인 초점 거리를 구현했습니다. 제안된 시스템은 확장된 초점 범위 내에 있는 물체를 2D 래스터 스캔만으로 3D 검사할 수 있습니다. 엄격한 분석 결과, 초점 스폿은 2.4 mm의 일정한 허리 직경을 유지하며, 175 GHz에서 525 GHz까지 68.1 mm 이동하여 일관된 공간 해상도와 넓은 심도를 제공합니다. 특히, 약 0.42의 높은 개구수를 유지하면서도 넓은 심도를 달성했습니다. 220 GHz에서 330 GHz 사이의 측정 결과는 계산값과 높은 일치를 보였습니다. 이미징 기능 검증을 위해 서로 다른 텍스트가 인쇄된 두 장의 종이, 휴대폰, 충전 케이스에 숨겨진 이어폰을 이미징했습니다. 이미지 대비 강화를 위해 시간 영역 테라헤르츠 이미지에 단시간 푸리에 변환을 적용했습니다. 본 메타표면 기술은 뛰어난 해상도로 물체를 3D로 신속하게 검사하는 이미징 시스템에 기술적으로 중요합니다. 이는 현장 결함 감지 및 보안 검색에서의 물체 식별과 같은 잠재적 응용 분야에 활용될 수 있습니다.