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Optoelektronische Erzeugung von Dauerstrich-THz-Strahlung

Mögliche Anwendungen

THz-Bildgebung
THz-Spektroskopie
Lokaloszillatoren für die Heterodyndetektion, z.B. in der Radioastronomie

Realisierung

Die in der Arbeitsgruppe entwickelte Dauerstrich-Quelle nutzt den Prozeß der optischen Heterodyn-Abwärtsumsetzung (Photomischen) zur Erzeugung der THz-Strahlung aus. Dazu wurde ein Zweifarben-Ti:Saphir-Laser basierend auf einem Ringresonator mit passiver Rückkopplung entwickelt ( siehe Abbildung 1). Die beiden Linien werden außerhalb des Resonators in einer photoleitenden Antennenstruktur gemischt. Die Detektion der THz- Strahlung erfolgt derzeit bolometrisch, Möglichkeiten zur elektrooptischen bzw.  photokonduktiven Detektion werden untersucht.

Warum Dauerstrich-Meßsysteme?

Dauerstrichsysteme (CW-Systeme) mit einstellbaren Einzelfrequenzen zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung im THz-Frequenzbereich (ferninfraroter Spektralbereich zwischen 0.1 und 10 THz) bieten gegenüber den üblichen zeitaufgelösten Meßsystemen einige Vorteile. So entfällt das kosten- und wartungsintensive Kurzpulslasersystem, das bei der Erzeugung von gepulster THz-Strahlung zum Einsatz kommt. Aufgrund der geringeren Abmessungen der Laser ist eine weitere Verkleinerung des Systems gegenüber den gepulsten Systemen zu erwarten. Daneben ergeben sich noch weitere fundamentale Vorteile gegenüber der zeitaufgelösten Meßtechnik. So benötigt man in zeitaufgelöst arbeitenden Systemen für eine große spektrale Auflösung eine lange Zeitverzögerungsstrecke, die den anregenden gegenüber dem abfragenden optischen Puls zeitlich verschiebt. Dadurch werden die Messungen zeitraubend und apparativ sowie von der Justierung her aufwendiger. Mitunter versagt die Interpretation der Meßdaten völlig, wenn Reflexionen der Terahertz-Pulse im Zeitfenster einen starken Beitrag zum Meßsignal liefern oder im untersuchten Objekt Resonanzen (z.B. Gitterschwingungen) angeregt werden. Für die Anwendung außerhalb des Labors ist noch zu erwähnen, daß die Strahlung des anregenden Pumplasers ohne Probleme mit der Dispersion in optischen Fasern geführt werden kann. Ferner ist zu erwarten, daß sich mit einem Dauerstrichsystem höhere Leistungen auf festen Zielfrequenzen erzeugen lassen als mit einer gepulsten Quelle (hier ist die Leistung über einen breiten Frequenzbereich verteilt).

K. Siebert

 

geändert am 10. Januar 2008  E-Mail: Webmasternovosel@physik.uni-frankfurt.de

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Druckversion: 10. Januar 2008, 16:22
http://www.uni-frankfurt.de/fb/fb13/pi/Wissenschaftliche_Arbeitsgruppen/femto/forschung/cwthz.html