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德国TOPTICA太赫兹系统介绍

时间:2021-11-22 18:34:19 来源:亚博2021最新版登录 点击:

本文摘要:太赫兹波讲解太赫兹(TeraHertz,全称THz)波一般来说是指频率在0.1~10THz(波长在0.03~3mm)波段的电磁波,我们感觉将近它的不存在,但它却实实在在地环绕在我们周围。THz的长波段与毫米波(亚毫米波)互为重合,其发展主要依赖电子学科学技术,而它的短波段与红外线(远红外)互为重合,其发展主要依赖光子学科学技术,所以太赫兹波是宏观电子学与微观光子学研究的交叉领域。

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太赫兹波讲解太赫兹(TeraHertz,全称THz)波一般来说是指频率在0.1~10THz(波长在0.03~3mm)波段的电磁波,我们感觉将近它的不存在,但它却实实在在地环绕在我们周围。THz的长波段与毫米波(亚毫米波)互为重合,其发展主要依赖电子学科学技术,而它的短波段与红外线(远红外)互为重合,其发展主要依赖光子学科学技术,所以太赫兹波是宏观电子学与微观光子学研究的交叉领域。这也要求了目前主要THz源的发展途径,其一是以太赫兹激光器为代表的激光光学技术,还包括气体激光器、半导体激光器以及电子激光器等,这类技术来自于激光技术向长波方向的发展;其二是以微波元件为代表的真空电子技术,还包括微波管、液体微波源以及耿氏二极管等,这类技术来自于微波技术向短波方向的发展;其三是超快激光技术,这类技术是THz向低频和高频同时发展。

图1.THz电磁辐射在电磁波序中的方位。但是,光谱分析领域0.5~5THz才具备最重要意义,目前主要有两种方法,可以通过激光技术的间接方法取得。(1)依赖较慢调制半导体天线中的光电流;(2)用于非同脉冲激光器太阳光光电开关。这两种方法用于的都是可见或者近红外的激光器:前者用于倒数固定式的二极管激光器,后者用于飞秒光纤激光器。

TOPTICA太赫兹系统讲解TOPTICAPhotonics公司对用于产于对系统二极管激光器和飞秒光纤激光器这两种产生太赫兹电磁波的方法展开了分析和较为,并创建了成熟期卓越的产品。目前TOPTICA可为频域/时域太赫兹应用于获取多种解决方案、组件和产品,所有这些组件都是几乎模块化的,并且可以根据实验拒绝人组或升级。1倒数可回声的太赫兹电磁波图2TeraScan频域光谱平台图3TeraScan结构简图倒数可回声的太赫兹波可以通过两台具备邻接波长的激光器的差频混合来取得,如图2、图3。

电磁波变换在一个半导体天线的结构中,比如砷化镓(GaAs),此结构作为一个太赫兹波的辐射源。两种有所不同频率的激光束在半导体中产生光电流,通过调整这两束激光的频率劣,就可以取得有所不同频率的太赫兹波。波长正处于800nm附近的产于对系统式(DFB)激光器尤其限于于产生可回声的太赫兹波。

其主要优点是输出功率低、可回声频率范围长以及升空波长高于GaAs带上隙。用于中心波长为780nm附近的激光器可以取得0.4~2.2THz回声范围的电磁波(如图4);用于1550nm附近的激光器(InGaAs天线)可以取得频率范围为0.1~2.9THz的电磁波(如图5)。工业上用于的大部分气体、化学试剂和炸药的吸取波段都被这些太赫兹电磁波段所覆盖面积。

图4TeraScan780图5TeraScan1550TeraScan技术参数如果实验必须更高的功率(前提是光混合器也具备充足的受损阈值),图3的系统可以转变成主波动功率放大器系统。这样2台DFB半导体激光器同时被耦合入同一台半导体放大器中,该放大器可以输出功率为500~1000mW的将近散射无限大的光束。

与此同时,DFB半导体激光器的回声范围和光谱性质维持恒定。此外,TOPTICA研发了一种基于向量干涉仪的锁模技术,此技术可以通过计算机控制,取得频率误差在1MHz的频率高度准确的太赫兹波,来构建某些准确检测和定量测量危害气体的测量。图6北航老师用于TeraScan频域光谱平台的实验测试结果2时域宽带太赫兹波太赫兹脉冲电磁波通过飞秒激光器和半导体天线构成的辐射源来取得。

用于1560nm的飞秒脉冲入射光产生自由电荷载流子,这些载流子可在内部或外部电场的起到下加快,电流的通断所致了一种暂时性的、具备明确频谱范围的电磁场。这样,在近红外光谱范围内对应于谱线范围为0.1~5THz、脉冲宽度为<60fs的太赫兹电磁波脉冲就产生了。太赫兹辐射源的方案之一是用于小型化、价格合理且可靠性强劲的超快光纤激光器。

掺入铒玻璃光纤飞秒激光器可以输入波长大约1560nm、脉冲宽度大于60fs、平均功率低于60mW的激光束。Toptica还获取更高功率的飞秒光纤激光器。

TOPTICA公司的光纤激光器产生的太赫兹电磁波的信噪比可以与用于钛-蓝宝石激光器取得的太赫兹电磁波的信噪比互为相提并论。图7TeraFlash时域光谱平台图8TeraFlash结构简图图9TeraFlash1560TeraFlash技术参数产品应用于针对可用测试应用领域日益增长的市场需求,TOPTICA更进一步拓展了其太赫兹仪器人组。今年在PhotonicsWest,发售一款新产品-光学拓展的时域太赫兹光谱平台TeraFlash。由于TeraFlash独有的光谱的比特率(0.1-5THz),研究人员可以充分利用它光学与光谱结合的潜力。

光学拓展用于两个准确的线性平台,通过探讨的太赫兹光束扫瞄样品。旋转运动与TeraFlash中的延后部件实时,明显减缓了测量速度,容许系统以每秒高达16个像素的速度收集原始波形,在15×15厘米的视场内定位精度高于200微米。

TOPTICA与德国柏林FraunhoferHeinrichHertz研究所的专家共同开发的光学拓展有两个版本-为期望用于自己的光学元件的研究人员获取“基本”版本,以及还包括用作光束整形和探讨的抛物面反射镜的“原始”版本。原始的光学拓展获取了独有的灵活性:利用偏移插槽,用户可以较慢将光学元件从入射设置重新配置为光线,反之亦然。

两种版本都具备功能强大的软件包,可获取多种对比度参数,还包括振幅,振幅和层厚度。此外,用户可以在时域和频域中过滤器原始数据,并沿样本的给定横截面分解幅度和高度产于。太赫兹光学拓展的原始版本,光线(左)和入射(右)以下图片皆为Toptica产品测试安全检查行李箱内物品辨识纸条内物品辨识带上断线的安全气囊垫光学所含气泡的塑料楔子的光学太赫兹技术还可用作生物医学、安全性监测和质量掌控、可用探伤、近距离无线通电和网络,国防应用于等。

未来,随着太赫兹技术的日益成熟期,太赫兹应用于技术必会被广泛应用。TOPTICA作为业界领先的二极管激光器、飞秒光纤技术以及光学数据存储产品及技术的供应商,不会持续增大科研的投放,发售更加先进设备的产品。


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