Abstract

The structure of most of fabrics is an almost periodic network of interlaced yarns or threads, whose periodicity is of the order of the terahertz wavelength. We report here on the diffraction of terahertz electromagnetic waves by the yarn network in common cloths. In the case of linen, this effect could lead to overestimating (by a factor as large as 3) the absorption when determined from the classical terahertz time-domain experiment. Our results are confirmed by a HFSS numerical simulation.

© 2013 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. C. Kemp, IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 1, 282 (2011).
  2. S. R. Murrill, E. L. Jacobs, S. K. Moyer, C. E. Halford, S. T. Griffin, F. C. De Lucia, D. T. Petkie, and C. C. Franck, Appl. Opt. 47, 1286 (2008).
    [CrossRef]
  3. W. R. Tribe, D. A. Newham, P. F. Taday, and M. C. Kemp, Proc. SPIE 5354, 168 (2004).
    [CrossRef]
  4. J. Oden, J. Meilhan, J. Lalanne-Dera, J.-F. Roux, F. Garet, J.-L. Coutaz, and F. Simoens, Opt. Express 21, 4817 (2013).
    [CrossRef]
  5. M. R. Leahy-Hoppa, M. J. Fitch, X. Zheng, L. M. Hayden, and R. Osiander, Chem. Phys. Lett. 434, 227 (2007).
    [CrossRef]
  6. P. M. Hakey, D. G. Allis, M. R. Hudson, and T. M. Korter, IEEE Sens. J. 10, 478 (2010).
    [CrossRef]
  7. J. E. Bjarnason, T. L. J. Chan, A. W. M. Lee, and E. R. Brown, Appl. Phys. Lett. 85, 519 (2004).
    [CrossRef]
  8. J. R. Fletcher, G. P. Swift, De Chang Dai, J. A. Levitt, and L. M. Chamberlain, J. Appl. Phys. 101, 013102 (2007).
    [CrossRef]
  9. D. T. Petkie, F. C. De Lucia, C. Casto, P. Helminger, E. L. Jacobs, S. K. Moyer, S. Murrill, C. Halford, S. Griffin, and C. Franck, Proc. SPIE 5989, 598918 (2005).
    [CrossRef]
  10. A. J. Gatesman, A. Danylov, T. M. Goyette, J. C. Dickinson, R. H. Giles, W. Goodhue, W. Waldman, W. E. Nixon, and W. Hoen, Proc. SPIE 6212, 62120E (2006).
    [CrossRef]
  11. A. Siemion, A. Siemion, M. Makowski, M. Sypek, E. Herault, F. Garet, and J.-L. Coutaz, Opt. Lett. 36, 1960 (2011).
    [CrossRef]
  12. http://www.ansys.com .
  13. K. Lichtenecker and K. Rother, Phys. Z 32, 255 (1931).
  14. M. Franz, B. M. Fischer, and M. Walther, Appl. Phys. Lett. 92, 021107 (2008).
    [CrossRef]

2013 (1)

2011 (2)

2010 (1)

P. M. Hakey, D. G. Allis, M. R. Hudson, and T. M. Korter, IEEE Sens. J. 10, 478 (2010).
[CrossRef]

2008 (2)

2007 (2)

M. R. Leahy-Hoppa, M. J. Fitch, X. Zheng, L. M. Hayden, and R. Osiander, Chem. Phys. Lett. 434, 227 (2007).
[CrossRef]

J. R. Fletcher, G. P. Swift, De Chang Dai, J. A. Levitt, and L. M. Chamberlain, J. Appl. Phys. 101, 013102 (2007).
[CrossRef]

2006 (1)

A. J. Gatesman, A. Danylov, T. M. Goyette, J. C. Dickinson, R. H. Giles, W. Goodhue, W. Waldman, W. E. Nixon, and W. Hoen, Proc. SPIE 6212, 62120E (2006).
[CrossRef]

2005 (1)

D. T. Petkie, F. C. De Lucia, C. Casto, P. Helminger, E. L. Jacobs, S. K. Moyer, S. Murrill, C. Halford, S. Griffin, and C. Franck, Proc. SPIE 5989, 598918 (2005).
[CrossRef]

2004 (2)

J. E. Bjarnason, T. L. J. Chan, A. W. M. Lee, and E. R. Brown, Appl. Phys. Lett. 85, 519 (2004).
[CrossRef]

W. R. Tribe, D. A. Newham, P. F. Taday, and M. C. Kemp, Proc. SPIE 5354, 168 (2004).
[CrossRef]

1931 (1)

K. Lichtenecker and K. Rother, Phys. Z 32, 255 (1931).

Allis, D. G.

P. M. Hakey, D. G. Allis, M. R. Hudson, and T. M. Korter, IEEE Sens. J. 10, 478 (2010).
[CrossRef]

Bjarnason, J. E.

J. E. Bjarnason, T. L. J. Chan, A. W. M. Lee, and E. R. Brown, Appl. Phys. Lett. 85, 519 (2004).
[CrossRef]

Brown, E. R.

J. E. Bjarnason, T. L. J. Chan, A. W. M. Lee, and E. R. Brown, Appl. Phys. Lett. 85, 519 (2004).
[CrossRef]

Casto, C.

D. T. Petkie, F. C. De Lucia, C. Casto, P. Helminger, E. L. Jacobs, S. K. Moyer, S. Murrill, C. Halford, S. Griffin, and C. Franck, Proc. SPIE 5989, 598918 (2005).
[CrossRef]

Chamberlain, L. M.

J. R. Fletcher, G. P. Swift, De Chang Dai, J. A. Levitt, and L. M. Chamberlain, J. Appl. Phys. 101, 013102 (2007).
[CrossRef]

Chan, T. L. J.

J. E. Bjarnason, T. L. J. Chan, A. W. M. Lee, and E. R. Brown, Appl. Phys. Lett. 85, 519 (2004).
[CrossRef]

Coutaz, J.-L.

Dai, De Chang

J. R. Fletcher, G. P. Swift, De Chang Dai, J. A. Levitt, and L. M. Chamberlain, J. Appl. Phys. 101, 013102 (2007).
[CrossRef]

Danylov, A.

A. J. Gatesman, A. Danylov, T. M. Goyette, J. C. Dickinson, R. H. Giles, W. Goodhue, W. Waldman, W. E. Nixon, and W. Hoen, Proc. SPIE 6212, 62120E (2006).
[CrossRef]

De Lucia, F. C.

S. R. Murrill, E. L. Jacobs, S. K. Moyer, C. E. Halford, S. T. Griffin, F. C. De Lucia, D. T. Petkie, and C. C. Franck, Appl. Opt. 47, 1286 (2008).
[CrossRef]

D. T. Petkie, F. C. De Lucia, C. Casto, P. Helminger, E. L. Jacobs, S. K. Moyer, S. Murrill, C. Halford, S. Griffin, and C. Franck, Proc. SPIE 5989, 598918 (2005).
[CrossRef]

Dickinson, J. C.

A. J. Gatesman, A. Danylov, T. M. Goyette, J. C. Dickinson, R. H. Giles, W. Goodhue, W. Waldman, W. E. Nixon, and W. Hoen, Proc. SPIE 6212, 62120E (2006).
[CrossRef]

Fischer, B. M.

M. Franz, B. M. Fischer, and M. Walther, Appl. Phys. Lett. 92, 021107 (2008).
[CrossRef]

Fitch, M. J.

M. R. Leahy-Hoppa, M. J. Fitch, X. Zheng, L. M. Hayden, and R. Osiander, Chem. Phys. Lett. 434, 227 (2007).
[CrossRef]

Fletcher, J. R.

J. R. Fletcher, G. P. Swift, De Chang Dai, J. A. Levitt, and L. M. Chamberlain, J. Appl. Phys. 101, 013102 (2007).
[CrossRef]

Franck, C.

D. T. Petkie, F. C. De Lucia, C. Casto, P. Helminger, E. L. Jacobs, S. K. Moyer, S. Murrill, C. Halford, S. Griffin, and C. Franck, Proc. SPIE 5989, 598918 (2005).
[CrossRef]

Franck, C. C.

Franz, M.

M. Franz, B. M. Fischer, and M. Walther, Appl. Phys. Lett. 92, 021107 (2008).
[CrossRef]

Garet, F.

Gatesman, A. J.

A. J. Gatesman, A. Danylov, T. M. Goyette, J. C. Dickinson, R. H. Giles, W. Goodhue, W. Waldman, W. E. Nixon, and W. Hoen, Proc. SPIE 6212, 62120E (2006).
[CrossRef]

Giles, R. H.

A. J. Gatesman, A. Danylov, T. M. Goyette, J. C. Dickinson, R. H. Giles, W. Goodhue, W. Waldman, W. E. Nixon, and W. Hoen, Proc. SPIE 6212, 62120E (2006).
[CrossRef]

Goodhue, W.

A. J. Gatesman, A. Danylov, T. M. Goyette, J. C. Dickinson, R. H. Giles, W. Goodhue, W. Waldman, W. E. Nixon, and W. Hoen, Proc. SPIE 6212, 62120E (2006).
[CrossRef]

Goyette, T. M.

A. J. Gatesman, A. Danylov, T. M. Goyette, J. C. Dickinson, R. H. Giles, W. Goodhue, W. Waldman, W. E. Nixon, and W. Hoen, Proc. SPIE 6212, 62120E (2006).
[CrossRef]

Griffin, S.

D. T. Petkie, F. C. De Lucia, C. Casto, P. Helminger, E. L. Jacobs, S. K. Moyer, S. Murrill, C. Halford, S. Griffin, and C. Franck, Proc. SPIE 5989, 598918 (2005).
[CrossRef]

Griffin, S. T.

Hakey, P. M.

P. M. Hakey, D. G. Allis, M. R. Hudson, and T. M. Korter, IEEE Sens. J. 10, 478 (2010).
[CrossRef]

Halford, C.

D. T. Petkie, F. C. De Lucia, C. Casto, P. Helminger, E. L. Jacobs, S. K. Moyer, S. Murrill, C. Halford, S. Griffin, and C. Franck, Proc. SPIE 5989, 598918 (2005).
[CrossRef]

Halford, C. E.

Hayden, L. M.

M. R. Leahy-Hoppa, M. J. Fitch, X. Zheng, L. M. Hayden, and R. Osiander, Chem. Phys. Lett. 434, 227 (2007).
[CrossRef]

Helminger, P.

D. T. Petkie, F. C. De Lucia, C. Casto, P. Helminger, E. L. Jacobs, S. K. Moyer, S. Murrill, C. Halford, S. Griffin, and C. Franck, Proc. SPIE 5989, 598918 (2005).
[CrossRef]

Herault, E.

Hoen, W.

A. J. Gatesman, A. Danylov, T. M. Goyette, J. C. Dickinson, R. H. Giles, W. Goodhue, W. Waldman, W. E. Nixon, and W. Hoen, Proc. SPIE 6212, 62120E (2006).
[CrossRef]

Hudson, M. R.

P. M. Hakey, D. G. Allis, M. R. Hudson, and T. M. Korter, IEEE Sens. J. 10, 478 (2010).
[CrossRef]

Jacobs, E. L.

S. R. Murrill, E. L. Jacobs, S. K. Moyer, C. E. Halford, S. T. Griffin, F. C. De Lucia, D. T. Petkie, and C. C. Franck, Appl. Opt. 47, 1286 (2008).
[CrossRef]

D. T. Petkie, F. C. De Lucia, C. Casto, P. Helminger, E. L. Jacobs, S. K. Moyer, S. Murrill, C. Halford, S. Griffin, and C. Franck, Proc. SPIE 5989, 598918 (2005).
[CrossRef]

Kemp, M. C.

M. C. Kemp, IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 1, 282 (2011).

W. R. Tribe, D. A. Newham, P. F. Taday, and M. C. Kemp, Proc. SPIE 5354, 168 (2004).
[CrossRef]

Korter, T. M.

P. M. Hakey, D. G. Allis, M. R. Hudson, and T. M. Korter, IEEE Sens. J. 10, 478 (2010).
[CrossRef]

Lalanne-Dera, J.

Leahy-Hoppa, M. R.

M. R. Leahy-Hoppa, M. J. Fitch, X. Zheng, L. M. Hayden, and R. Osiander, Chem. Phys. Lett. 434, 227 (2007).
[CrossRef]

Lee, A. W. M.

J. E. Bjarnason, T. L. J. Chan, A. W. M. Lee, and E. R. Brown, Appl. Phys. Lett. 85, 519 (2004).
[CrossRef]

Levitt, J. A.

J. R. Fletcher, G. P. Swift, De Chang Dai, J. A. Levitt, and L. M. Chamberlain, J. Appl. Phys. 101, 013102 (2007).
[CrossRef]

Lichtenecker, K.

K. Lichtenecker and K. Rother, Phys. Z 32, 255 (1931).

Makowski, M.

Meilhan, J.

Moyer, S. K.

S. R. Murrill, E. L. Jacobs, S. K. Moyer, C. E. Halford, S. T. Griffin, F. C. De Lucia, D. T. Petkie, and C. C. Franck, Appl. Opt. 47, 1286 (2008).
[CrossRef]

D. T. Petkie, F. C. De Lucia, C. Casto, P. Helminger, E. L. Jacobs, S. K. Moyer, S. Murrill, C. Halford, S. Griffin, and C. Franck, Proc. SPIE 5989, 598918 (2005).
[CrossRef]

Murrill, S.

D. T. Petkie, F. C. De Lucia, C. Casto, P. Helminger, E. L. Jacobs, S. K. Moyer, S. Murrill, C. Halford, S. Griffin, and C. Franck, Proc. SPIE 5989, 598918 (2005).
[CrossRef]

Murrill, S. R.

Newham, D. A.

W. R. Tribe, D. A. Newham, P. F. Taday, and M. C. Kemp, Proc. SPIE 5354, 168 (2004).
[CrossRef]

Nixon, W. E.

A. J. Gatesman, A. Danylov, T. M. Goyette, J. C. Dickinson, R. H. Giles, W. Goodhue, W. Waldman, W. E. Nixon, and W. Hoen, Proc. SPIE 6212, 62120E (2006).
[CrossRef]

Oden, J.

Osiander, R.

M. R. Leahy-Hoppa, M. J. Fitch, X. Zheng, L. M. Hayden, and R. Osiander, Chem. Phys. Lett. 434, 227 (2007).
[CrossRef]

Petkie, D. T.

S. R. Murrill, E. L. Jacobs, S. K. Moyer, C. E. Halford, S. T. Griffin, F. C. De Lucia, D. T. Petkie, and C. C. Franck, Appl. Opt. 47, 1286 (2008).
[CrossRef]

D. T. Petkie, F. C. De Lucia, C. Casto, P. Helminger, E. L. Jacobs, S. K. Moyer, S. Murrill, C. Halford, S. Griffin, and C. Franck, Proc. SPIE 5989, 598918 (2005).
[CrossRef]

Rother, K.

K. Lichtenecker and K. Rother, Phys. Z 32, 255 (1931).

Roux, J.-F.

Siemion, A.

Simoens, F.

Swift, G. P.

J. R. Fletcher, G. P. Swift, De Chang Dai, J. A. Levitt, and L. M. Chamberlain, J. Appl. Phys. 101, 013102 (2007).
[CrossRef]

Sypek, M.

Taday, P. F.

W. R. Tribe, D. A. Newham, P. F. Taday, and M. C. Kemp, Proc. SPIE 5354, 168 (2004).
[CrossRef]

Tribe, W. R.

W. R. Tribe, D. A. Newham, P. F. Taday, and M. C. Kemp, Proc. SPIE 5354, 168 (2004).
[CrossRef]

Waldman, W.

A. J. Gatesman, A. Danylov, T. M. Goyette, J. C. Dickinson, R. H. Giles, W. Goodhue, W. Waldman, W. E. Nixon, and W. Hoen, Proc. SPIE 6212, 62120E (2006).
[CrossRef]

Walther, M.

M. Franz, B. M. Fischer, and M. Walther, Appl. Phys. Lett. 92, 021107 (2008).
[CrossRef]

Zheng, X.

M. R. Leahy-Hoppa, M. J. Fitch, X. Zheng, L. M. Hayden, and R. Osiander, Chem. Phys. Lett. 434, 227 (2007).
[CrossRef]

Appl. Opt. (1)

Appl. Phys. Lett. (2)

M. Franz, B. M. Fischer, and M. Walther, Appl. Phys. Lett. 92, 021107 (2008).
[CrossRef]

J. E. Bjarnason, T. L. J. Chan, A. W. M. Lee, and E. R. Brown, Appl. Phys. Lett. 85, 519 (2004).
[CrossRef]

Chem. Phys. Lett. (1)

M. R. Leahy-Hoppa, M. J. Fitch, X. Zheng, L. M. Hayden, and R. Osiander, Chem. Phys. Lett. 434, 227 (2007).
[CrossRef]

IEEE Sens. J. (1)

P. M. Hakey, D. G. Allis, M. R. Hudson, and T. M. Korter, IEEE Sens. J. 10, 478 (2010).
[CrossRef]

IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. (1)

M. C. Kemp, IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 1, 282 (2011).

J. Appl. Phys. (1)

J. R. Fletcher, G. P. Swift, De Chang Dai, J. A. Levitt, and L. M. Chamberlain, J. Appl. Phys. 101, 013102 (2007).
[CrossRef]

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (1)

Phys. Z (1)

K. Lichtenecker and K. Rother, Phys. Z 32, 255 (1931).

Proc. SPIE (3)

D. T. Petkie, F. C. De Lucia, C. Casto, P. Helminger, E. L. Jacobs, S. K. Moyer, S. Murrill, C. Halford, S. Griffin, and C. Franck, Proc. SPIE 5989, 598918 (2005).
[CrossRef]

A. J. Gatesman, A. Danylov, T. M. Goyette, J. C. Dickinson, R. H. Giles, W. Goodhue, W. Waldman, W. E. Nixon, and W. Hoen, Proc. SPIE 6212, 62120E (2006).
[CrossRef]

W. R. Tribe, D. A. Newham, P. F. Taday, and M. C. Kemp, Proc. SPIE 5354, 168 (2004).
[CrossRef]

Other (1)

http://www.ansys.com .

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1.
Fig. 1.

Angle-resolved intensity transmitted through a piece of linen with terahertz field orientated along the y axis for frequencies between 0.5 and 1.5 THz by steps of 0.1 THz. For the sake of legibility, each plot is shifted vertically by 0.1, and the data (full circles) are only shown for the 0.9 THz curve. The dashed curve is the incident signal at 0.5 THz normalized to the transmitted value at 0°. Inset: sample photograph.

Fig. 2.
Fig. 2.

First-order diffraction angle according to diffraction theory (continuous line) and experiment (dots or triangles).

Fig. 3.
Fig. 3.

Comparison between experimental (dots or triangles) and HFSS simulation (line) results at 0.6, 0.75, and 1 THz for two orientations of the terahertz field (//x and//y).

Fig. 4.
Fig. 4.

Absorption coefficient calculated from classical TDS procedure (dots) or by taking into account diffraction effect (circles).

Equations (3)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

sin(θd)=cf·d,
T(f)=Isample(f,θ=0)(1R)2Ireference(f,θ=0)=exp(α1L),
T(f)=0°90°Isample(f,θ)dθ(1R)20°90°Ireference(f,θ)dθ=exp(α2L).

Metrics