新型砷化鎵等離子體太赫茲探測(cè)器：新的發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)了頻率響應(yīng)優(yōu)化的能力

TERASENSE推出一項(xiàng)新的太赫茲成像技術(shù)，這在某些方面很不尋常的是它與半導(dǎo)體測(cè)輻射熱計(jì)和外差探測(cè)器都沒(méi)有關(guān)系。我們的技術(shù)是基于制造像素的砷化鎵半導(dǎo)體，而像素本身代表高速等離子體太赫茲探測(cè)器，與其他類型的傳感器不同，它能夠在室溫環(huán)境下工作。

當(dāng)然，跟其他領(lǐng)域一樣，太赫茲成像技術(shù)知識(shí)沒(méi)有邊界，還有更多東西有待發(fā)現(xiàn)。擁有先進(jìn)的研究實(shí)驗(yàn)室的TERASENSE科學(xué)家們一直在不斷努力學(xué)習(xí)有關(guān)其產(chǎn)品的更多信息，并且Z近取得了如下所述的另一項(xiàng)突破。

我們的許多客戶已經(jīng)知道，我們的太赫茲傳感器陣列/成像攝像機(jī)中使用的太赫茲?rùn)z測(cè)器是寬帶類型的，這使他們能夠在50 GHz至700 GHz整個(gè)認(rèn)證范圍內(nèi)拾取輻射。 但是，我們的探測(cè)器的靈敏度（即測(cè)得的頻率響應(yīng)）不是單調(diào)的，因此不代表連續(xù)曲線。 由于檢測(cè)器的檢測(cè)器基板（即內(nèi)部的晶體）內(nèi)部存在輻射干擾，因此其響應(yīng)度由多個(gè)峰和滴組成。 這是我們的新想法，并始終告訴客戶，我們的專家可以在制造階段調(diào)整響應(yīng)度曲線中Z大值的位置，以與客戶喜歡的頻率相匹配。

除此之外，并以此為基礎(chǔ)，Igor Kukushkin教授帶領(lǐng)了一批均有固態(tài)物理學(xué)博士學(xué)位的年輕科學(xué)家Z近開(kāi)展了一項(xiàng)研究項(xiàng)目，旨在更深入地研究我們的單像素GaAs等離子體激元太赫茲?rùn)z測(cè)器在各種次太赫茲頻率上的振蕩行為。 結(jié)果，他們?cè)赥Hz檢測(cè)器的基板厚度與在某些頻率下可以達(dá)到的實(shí)際頻率響應(yīng)和靈敏度Z大值之間建立了明確的依存關(guān)系。

他們的研究表明，由檢測(cè)器基板內(nèi)部的電磁波干擾引起的這種頻率依賴性可以有效地用于簡(jiǎn)單地通過(guò)調(diào)整基板厚度來(lái)優(yōu)化所需的工作頻率。 它既適用于作為離散元件的單像素（點(diǎn)）太赫茲?rùn)z測(cè)器，又適用于我們的傳感器陣列/太赫茲成像相機(jī)（作為一組點(diǎn)檢測(cè)器）。 這里發(fā)布的圖片顯示了一些頻率響應(yīng)隨基片厚度變化的關(guān)鍵圖。

而且，他們的研究表明，安裝在這種單像素太赫茲?rùn)z測(cè)器上的半球形硅透鏡可以有效地YZ基板內(nèi)的干擾，因此，這可以幫助我們獲得更均勻和可預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng)。

下圖顯示了用于測(cè)量我們的點(diǎn)THz檢測(cè)器的頻率響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)置的元素。 我們使用了一些BWO信號(hào)源來(lái)生成65 GHz–384 GHz和530–710 GHz頻率范圍內(nèi)的CW測(cè)試信號(hào)。在384 GHz - 530 GHz之間的頻率跨度沒(méi)有被檢測(cè)僅僅是因?yàn)槿狈ο鄳?yīng)的連續(xù)波源，但我們的研究人員認(rèn)為，我們的THz探測(cè)器在該領(lǐng)域仍然是敏感的。歡迎您仔細(xì)閱讀我們?cè)谏习l(fā)表的新型的GaAs等離子體激元太赫茲?rùn)z測(cè)器的頻率響應(yīng)的優(yōu)化（A.V.Shchepetilnikov等人）的文章，該文章于2019年11月12日在Springer Science（Springer Nature 2019的一部分）上在線發(fā)布。（光學(xué)和量子電子（2019）51：376 https://doi.org/10.1007/s11082-019-2093-4）

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的實(shí)際含義很難被高估，因?yàn)樗鼘⒂兄诟倪M(jìn)THz成像技術(shù)，以用于諸如工業(yè)NDT中的實(shí)時(shí)THz成像以及安全性篩選和電信等應(yīng)用領(lǐng)域。由于我們的技術(shù)采用了廣泛用于半導(dǎo)體生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)工藝以進(jìn)行批量生產(chǎn)，因此我們可以要求合理的價(jià)格并確保高性能和快速響應(yīng)率。毫無(wú)疑問(wèn)，我們科學(xué)家的成就將幫助我們更好地滿足客戶未來(lái)的需求，并簡(jiǎn)化我們產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程。

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TERASENSE推出一項(xiàng)新的太赫茲成像技術(shù)，這在某些方面很不尋常的是它與半導(dǎo)體測(cè)輻射熱計(jì)和外差探測(cè)器都沒(méi)有關(guān)系。我們的技術(shù)是基于制造像素的砷化鎵半導(dǎo)體，而像素本身代表高速等離子體太赫茲探測(cè)器，與其他類型的傳感器不同，它能夠在室溫環(huán)境下工作。

當(dāng)然，跟其他領(lǐng)域一樣，太赫茲成像技術(shù)知識(shí)沒(méi)有邊界，還有更多東西有待發(fā)現(xiàn)。擁有先進(jìn)的研究實(shí)驗(yàn)室的TERASENSE科學(xué)家們一直在不斷努力學(xué)習(xí)有關(guān)其產(chǎn)品的更多信息，并且Z近取得了如下所述的另一項(xiàng)突破。

我們的許多客戶已經(jīng)知道，我們的太赫茲傳感器陣列/成像攝像機(jī)中使用的太赫茲?rùn)z測(cè)器是寬帶類型的，這使他們能夠在50 GHz至700 GHz整個(gè)認(rèn)證范圍內(nèi)拾取輻射。 但是，我們的探測(cè)器的靈敏度（即測(cè)得的頻率響應(yīng)）不是單調(diào)的，因此不代表連續(xù)曲線。 由于檢測(cè)器的檢測(cè)器基板（即內(nèi)部的晶體）內(nèi)部存在輻射干擾，因此其響應(yīng)度由多個(gè)峰和滴組成。 這是我們的新想法，并始終告訴客戶，我們的專家可以在制造階段調(diào)整響應(yīng)度曲線中Z大值的位置，以與客戶喜歡的頻率相匹配。

除此之外，并以此為基礎(chǔ)，Igor Kukushkin教授帶領(lǐng)了一批均有固態(tài)物理學(xué)博士學(xué)位的年輕科學(xué)家Z近開(kāi)展了一項(xiàng)研究項(xiàng)目，旨在更深入地研究我們的單像素GaAs等離子體激元太赫茲?rùn)z測(cè)器在各種次太赫茲頻率上的振蕩行為。 結(jié)果，他們?cè)赥Hz檢測(cè)器的基板厚度與在某些頻率下可以達(dá)到的實(shí)際頻率響應(yīng)和靈敏度Z大值之間建立了明確的依存關(guān)系。

他們的研究表明，由檢測(cè)器基板內(nèi)部的電磁波干擾引起的這種頻率依賴性可以有效地用于簡(jiǎn)單地通過(guò)調(diào)整基板厚度來(lái)優(yōu)化所需的工作頻率。 它既適用于作為離散元件的單像素（點(diǎn)）太赫茲?rùn)z測(cè)器，又適用于我們的傳感器陣列/太赫茲成像相機(jī)（作為一組點(diǎn)檢測(cè)器）。 這里發(fā)布的圖片顯示了一些頻率響應(yīng)隨基片厚度變化的關(guān)鍵圖。

而且，他們的研究表明，安裝在這種單像素太赫茲?rùn)z測(cè)器上的半球形硅透鏡可以有效地YZ基板內(nèi)的干擾，因此，這可以幫助我們獲得更均勻和可預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng)。

下圖顯示了用于測(cè)量我們的點(diǎn)THz檢測(cè)器的頻率響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)置的元素。 我們使用了一些BWO信號(hào)源來(lái)生成65 GHz–384 GHz和530–710 GHz頻率范圍內(nèi)的CW測(cè)試信號(hào)。在384 GHz - 530 GHz之間的頻率跨度沒(méi)有被檢測(cè)僅僅是因?yàn)槿狈ο鄳?yīng)的連續(xù)波源，但我們的研究人員認(rèn)為，我們的THz探測(cè)器在該領(lǐng)域仍然是敏感的。歡迎您仔細(xì)閱讀我們?cè)谏习l(fā)表的新型的GaAs等離子體激元太赫茲?rùn)z測(cè)器的頻率響應(yīng)的優(yōu)化（A.V.Shchepetilnikov等人）的文章，該文章于2019年11月12日在Springer Science（Springer Nature 2019的一部分）上在線發(fā)布。（光學(xué)和量子電子（2019）51：376 https://doi.org/10.1007/s11082-019-2093-4）

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的實(shí)際含義很難被高估，因?yàn)樗鼘⒂兄诟倪M(jìn)THz成像技術(shù)，以用于諸如工業(yè)NDT中的實(shí)時(shí)THz成像以及安全性篩選和電信等應(yīng)用領(lǐng)域。由于我們的技術(shù)采用了廣泛用于半導(dǎo)體生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)工藝以進(jìn)行批量生產(chǎn)，因此我們可以要求合理的價(jià)格并確保高性能和快速響應(yīng)率。毫無(wú)疑問(wèn)，我們科學(xué)家的成就將幫助我們更好地滿足客戶未來(lái)的需求，并簡(jiǎn)化我們產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程。

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單色超快激光成絲產(chǎn)生太赫茲輻射機(jī)理

1 單色超快激光與氣體介質(zhì)作用成絲輻射太赫茲波的機(jī)制

相比太赫茲光整流和光導(dǎo)天線太赫茲源的方法, 超快激光與氣體介質(zhì)作用成絲產(chǎn)生太赫茲波的方法不受介質(zhì)損傷閾值的限制, 使用起來(lái)更加方便。目前超快激光成絲產(chǎn)生太赫茲波主要是, 通過(guò)單色激光場(chǎng)與氣體介質(zhì)相互作用和雙色激光場(chǎng)與氣體介質(zhì)相互作用, 這兩種方法產(chǎn)生太赫茲波的機(jī)理各不相同，用單色超快激光場(chǎng)與氣體介質(zhì)作用形成等離子體產(chǎn)生太赫茲波的裝置, 實(shí)驗(yàn)中使用0.8μm波長(zhǎng)的飛秒激光通過(guò)聚焦透鏡Lens(f1)形成等離子拉絲, Z終輻射出徑向偏振的太赫茲波；另外四波混頻模型產(chǎn)生太赫茲輻射的一般實(shí)驗(yàn)裝置圖, 實(shí)驗(yàn)中同樣使用0.8μm波長(zhǎng)的線偏振飛秒激光作為基頻的激發(fā)光, 二倍頻偏硼酸鋇晶體(BBO)用于產(chǎn)生二倍頻激光即0.4μm波長(zhǎng)激光, 飛秒激光依次通過(guò)聚焦透鏡Lens(f2)和BBO, 與氣體介質(zhì)相互作用產(chǎn)生等離子體拉絲, Z終得到線偏振太赫茲波。

2 提高太赫茲輻射效率的若干方法

單色超快激光與氣體介質(zhì)作用產(chǎn)生太赫茲輻射效率的提高有很多方法, 在單色激光誘導(dǎo)形成拉絲的基礎(chǔ)上, 可以通過(guò)在拉絲周圍外加縱向電壓、外加橫向電壓、雙拉絲等方法獲得更強(qiáng)的太赫茲波。這些方法不需要復(fù)雜的光學(xué)元件和光學(xué)晶體, 不需脈沖之間的精確對(duì)齊或相位調(diào)整, 因此這些方法可以運(yùn)用到更多的太赫茲技術(shù)應(yīng)用中。除此以外, 這種簡(jiǎn)單裝置產(chǎn)生的太赫茲源可以被放置在遠(yuǎn)距離目標(biāo)上, 能夠有效解決太赫茲波在遠(yuǎn)距離傳輸中空氣中水蒸氣對(duì)太赫茲波吸收嚴(yán)重這一問(wèn)題, 可以為接下來(lái)更多的探究奠定一定的基礎(chǔ)。

2.1 在拉絲周圍外加縱向電壓提高太赫茲波的輻射效率

對(duì)于純粹的渡越-切侖科夫輻射, 拉絲內(nèi)部激光脈沖形成的有質(zhì)動(dòng)力產(chǎn)生了一個(gè)靜電場(chǎng), 外加縱向電場(chǎng)可以與該靜電場(chǎng)疊加, 達(dá)到增大太赫茲輻射的效果。在單色激光誘導(dǎo)的拉絲上加縱向電壓, 即利用脈沖能量一定的單色激光, 通過(guò)聚焦形成等離子體拉絲, 并利用兩個(gè)尺寸不同的電極給拉絲兩端加上橫向電壓。在拉絲周圍外加縱向電場(chǎng)可以使太赫茲波的能量增大三個(gè)數(shù)量級(jí), 增大之后的太赫茲波的偏振狀態(tài)和不加電場(chǎng)時(shí)的狀態(tài)是一樣的; 在拉絲周圍外加橫向電場(chǎng)的方法同樣可以使得太赫茲波能量增加三個(gè)數(shù)量級(jí), 但增強(qiáng)后的太赫茲脈沖的輻射角度和偏振狀態(tài)均有一些改變。

2.2 產(chǎn)生單色場(chǎng)雙拉絲來(lái)提高太赫茲波的輻射效率

在單色激光誘導(dǎo)形成拉絲的基礎(chǔ)上, 采用雙拉絲的方法可以使得太赫茲輻射增大一個(gè)數(shù)量級(jí), 增強(qiáng)后的太赫茲波的發(fā)散角度和偏振狀態(tài)都有所改變, 即通過(guò)使用了兩條飛秒激光脈沖, 分別在空氣中形成兩條重疊的拉絲, 并認(rèn)為diyi個(gè)和第二個(gè)脈沖分別經(jīng)過(guò)渡越-切侖科夫輻射產(chǎn)生太赫茲波, 然而有趣的是, Z后產(chǎn)生的太赫茲信號(hào)比兩個(gè)脈沖單獨(dú)形成的太赫茲波信號(hào)相加的和至少大了一個(gè)數(shù)量級(jí)。這種方法一般適用于初始光的強(qiáng)度較弱的情況, 當(dāng)初始光過(guò)強(qiáng)時(shí)反而不能增強(qiáng), 即如果通過(guò)產(chǎn)生單色場(chǎng)雙拉絲的方法來(lái)提高太赫茲波的輻射效率, 那么對(duì)于初始光要有一定的限制, 具體的限制需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置的參數(shù)來(lái)定。對(duì)比之前的放射狀偏振, 放大后的太赫茲波幾乎是嚴(yán)格線性偏振的, 其偏振方向并不依賴激光脈沖的偏振狀態(tài), 它Z大的輻射強(qiáng)度沿著激光傳播的方向。

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太赫茲(THz, 1THz=1012Hz)頻段是指頻率從十分之幾到十幾太赫茲，介于毫米波與紅外光之間相當(dāng)寬范圍的電磁輻射區(qū)域。 近年來(lái), 超快激光技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了 THz 脈沖產(chǎn)生和探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)及其應(yīng)用研究也得到蓬勃發(fā)展。由于物質(zhì)的THz 光譜包含豐富的物理和化學(xué)信息，對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索具有重要意義，同時(shí)THz輻射還具有瞬態(tài)性、寬帶性、相干性和光子能量低等特點(diǎn)，使得 THz 技術(shù)在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域和工業(yè)生產(chǎn)及軍事應(yīng)用領(lǐng)域有深遠(yuǎn)研究?jī)r(jià)值和重要的應(yīng)用前景。目前，THz技術(shù)在基礎(chǔ)領(lǐng)域的研究主要包括研究物質(zhì)THz波段的光譜響應(yīng)，對(duì)THz光譜進(jìn)行理論解析, 探索凝聚態(tài)物質(zhì)內(nèi)部的聲子、偶極子動(dòng)力學(xué)過(guò)程及其結(jié)構(gòu)性質(zhì)。在應(yīng)用領(lǐng)域的研究則涵蓋了微電子學(xué)、光電子學(xué)、通信、天文學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)等及由此帶動(dòng)的交叉研究, 如安全檢測(cè), 特別是對(duì)炸 藥、毒品等相關(guān)材料的檢測(cè)研究已成為熱點(diǎn)。

THz波的產(chǎn)生分為連續(xù)波的THz產(chǎn)生和THz脈沖的 產(chǎn) 生。 產(chǎn) 生 連 續(xù)THz波 的 方 法 主 要 有４ 種：（1）通 過(guò) FTIR（Fourier Transform Infrared Spectrometer） 使用熱輻射源產(chǎn)生， 如汞燈和SiC棒；（2）是通過(guò)非線性光混頻產(chǎn)生；（3）通過(guò)電子振蕩輻射產(chǎn)生，如反波管、耿式振蕩器及肖特基二極管產(chǎn)生；（4）通過(guò)氣體激光器、半導(dǎo)體激光器、自由電子激光器等THz激光器直接產(chǎn)生。目前產(chǎn)生THz脈沖常用的方法有光導(dǎo)天線法、光整流法、THz參量振蕩器法、空氣等離子體法等，其中空氣等離子體能產(chǎn)生相對(duì)較高強(qiáng)度的THz波而備受關(guān)注，此外，還可以用半導(dǎo)體表面產(chǎn)生THz波。

太赫茲光譜用短脈沖太赫茲輻照來(lái)探測(cè)材料的性質(zhì)。樣品的輻射在MHz頻率范圍內(nèi)檢測(cè)和調(diào)制。由一個(gè)或多個(gè)激光器驅(qū)動(dòng)的光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生可以用鎖相放大器測(cè)量和檢測(cè)的斬波的THz脈沖。HF2LI鎖相放大器用于太赫茲光譜儀器的連接圖如下圖一所示。

                                                          圖一 HF2LI鎖相放大器連接到THz光譜儀系統(tǒng)

電光取樣技術(shù)

電光取樣測(cè)量技術(shù)基于線性電光效應(yīng)：當(dāng)THz脈沖通過(guò)電光晶體時(shí)，會(huì)發(fā)生電光效應(yīng)，從而影響探測(cè)（取樣） 脈沖在晶體中的傳播。 

當(dāng)探測(cè)脈沖和THz脈沖同時(shí)通過(guò)電光晶體時(shí)，THz脈沖電場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致晶體的折射率發(fā)生各向異性的改變，致使探測(cè)脈沖的偏振態(tài)發(fā)生變化。 調(diào)整探測(cè)脈沖和THz脈沖之間的時(shí)間延遲，檢測(cè)探測(cè)光在晶體中發(fā)生的偏振變化就可以得到THz脈沖電場(chǎng)的時(shí)域波形。

自由空間電光取樣THz探測(cè)原理如下圖二所示。 圖中的激光器為飛秒激光器，它所發(fā)出的飛秒激光脈沖經(jīng)分束器之后，分為泵浦脈沖和探測(cè)脈沖。 泵浦脈沖用來(lái)激發(fā)THz發(fā)射極使其產(chǎn)生THz脈沖，然后該脈沖被離軸拋物面鏡準(zhǔn)直聚焦，經(jīng)半透鏡照射到電光晶體之上，由此改變電光晶體的折射率橢球。 當(dāng)線偏振的探測(cè)脈沖在晶體內(nèi)與THz光束共線傳播時(shí)，其相位會(huì)被調(diào)制。 由于電光晶體的折射率會(huì)被THz脈沖電場(chǎng)改變，所以探測(cè)光經(jīng)過(guò)電光晶體時(shí)，其偏振狀態(tài)將會(huì)由線偏振轉(zhuǎn)變?yōu)闄E圓偏振，再經(jīng)偏振分束鏡（這里常用的是沃拉斯通（Wollaston） 棱鏡） 分為 ｓ 偏振和 ｐ偏振兩束，而這兩束光的光強(qiáng)差則正比于THz電場(chǎng)。 使用差分探測(cè)器可以將這兩束光的光強(qiáng)差轉(zhuǎn)換為電流差，從而探測(cè)到THz電場(chǎng)隨時(shí)間變化的時(shí)域光譜。 利用機(jī)械電動(dòng)延遲線可以改變THz脈沖和探測(cè)脈沖的時(shí)間延遲，通過(guò)掃描這個(gè)時(shí)間延遲可得到THz電場(chǎng)的時(shí)域波形。 為了提高靈敏度和壓縮背景噪聲，可以采用機(jī)械斬波器來(lái)調(diào)制泵浦光，而后利用鎖相探測(cè)技術(shù)，即可獲得THz電場(chǎng)振幅和相位的信息。

                                                          圖二  電光探測(cè)技術(shù)的太赫茲光譜系統(tǒng)

時(shí)域太赫茲光譜技術(shù)

THz- TDS系統(tǒng)是基于相干探測(cè)技術(shù)的太赫 茲產(chǎn)生與探測(cè)系統(tǒng), 能夠同時(shí)獲得太赫茲脈沖的振幅信息和相位信息, 通過(guò)對(duì)時(shí)間波形進(jìn)行傅立葉變換, 能直接得到樣品的吸收系數(shù)和折射率、透射率等光學(xué)參數(shù).太赫茲時(shí)域光譜有很高的探測(cè)信噪比和較寬的探測(cè)帶寬, 探測(cè)靈敏度很高, 可以廣泛應(yīng)用于多種樣品的探測(cè).
THz- TDS 系統(tǒng)可分為透射式、 反射式、 差分式、 橢偏式等, 其中Z常見(jiàn)的為透射式和反射式THz- TDS 系統(tǒng).典型的 THz- TDS 系統(tǒng)如下圖三所示,它主要由飛秒激光器、 太赫茲輻射產(chǎn)生裝置及相應(yīng)的探測(cè)裝置, 以及時(shí)間延遲控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與信號(hào)處理系統(tǒng)組成.目前, 在 THz- TDS 技術(shù)中常用來(lái)產(chǎn)生太赫茲脈沖的方法主要有 3 種: 光導(dǎo)天線、半導(dǎo)體表面輻射和光整流, 而相應(yīng)的探測(cè)方法也主要有 3 種: 熱輻射計(jì)、光導(dǎo)開(kāi)關(guān)和電光取樣

                                                              圖三  時(shí)域太赫茲光譜系統(tǒng)

太赫茲成像系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)演示視頻

視頻中太赫茲成像系統(tǒng)所涉及到的部件：

1， 太赫茲相機(jī)    型號(hào)MICROXCAM-384I-THZ

案例1，太赫茲相機(jī)用于測(cè)量太赫茲光電導(dǎo)天線光斑

太赫茲輻射的產(chǎn)生條件：Ti:Sapphire振蕩器，輸出功率100mW, 800nm，驅(qū)動(dòng)光電導(dǎo)天線（太赫茲相機(jī)RIGI）

案例2, 太赫茲相機(jī)用于測(cè)量180GHz光斑

Terasense 180GHz亞太赫茲輻射源（太赫茲相機(jī)RIGI）

案例3，太赫茲相機(jī)用于Menlosystems的太赫茲時(shí)域光譜儀系統(tǒng)中

太赫茲相機(jī)用于測(cè)量THz-TDS中的光斑，輻射源為光電導(dǎo)天線 （太赫茲相機(jī)RIGI）

案例4，太赫茲相機(jī)用于測(cè)量ZnTe晶體產(chǎn)生的太赫茲脈沖

產(chǎn)生條件：800nm, 200uJ，飛秒激光激發(fā)碲化鋅晶體（太赫茲相機(jī)RIGI）

案列5，太赫茲相機(jī)用于測(cè)量鈮酸鋰晶體產(chǎn)生的太赫茲脈沖

產(chǎn)生條件：800nm, 1KHz，飛秒激光激發(fā)鈮酸鋰晶體（波前傾斜）（太赫茲相機(jī)RIGI）

案列6，太赫茲相機(jī)用于測(cè)量CO2太赫茲激光器的光斑

CO2太赫茲激光器（太赫茲相機(jī)RIGI）

我們很高興回答您有關(guān)太赫茲線柵偏振片功能和使用的任何問(wèn)題。首先我們?cè)谙旅媪谐隹蛻艨赡苡龅降囊恍┑湫蛦?wèn)題：

1.      太赫茲線柵偏振片的主要用途是什么？

       獨(dú)立式（Free-standing）太赫茲線柵偏振片用作毫米和亞毫米波長(zhǎng)輻射（例如在遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)或太赫茲頻率范圍內(nèi)）的低損耗偏振元件。典型的應(yīng)用包括用作中紅外至毫米波長(zhǎng)太赫茲輻射的線性偏振片，偏振干涉儀中的分束器或分光器，長(zhǎng)波長(zhǎng)輻射的耦合器以及可變衰減器或可變反射器。請(qǐng)注意，由于它們屬于偏振元件，因此用作衰減器，反射器或耦合器時(shí)會(huì)在系統(tǒng)中優(yōu)先引入偏振。

2.      什么是獨(dú)立式（free-standing）太赫茲線柵偏振片？

        獨(dú)立式（free-standing）線柵太赫茲偏振片由一排平行的細(xì)導(dǎo)線（直徑通常為5-50微米）組成，并由框架圍繞圓周固定支撐。此類線柵陣列將反射電場(chǎng)偏振平行于導(dǎo)線的入輻射，并透射電場(chǎng)偏振垂直于導(dǎo)線

的輻射。以此方式，線柵在透射和反射中均作為偏振元件。

3.       獨(dú)立式（free-standing）太赫茲偏振片工作原理是什么？

      該問(wèn)題已在文獻(xiàn)中得到了徹底解決，有關(guān)更詳細(xì)的答案，請(qǐng)參考Hecht（1987）。獨(dú)立式太赫茲線柵偏振片工作的基本原理是基于入射的電磁輻射如何與線柵相互作用，這取決于相對(duì)于柵取向的電場(chǎng)偏振平

面。對(duì)于電場(chǎng)偏振平行于線柵的導(dǎo)線元件的情況，入射輻射將導(dǎo)致導(dǎo)線中的自由電子沿其長(zhǎng)度振蕩。這種相互作用導(dǎo)致通過(guò)焦耳熱的再輻射和能量的一些消散，正向的再輻射波抵消了透射波，反方向的再輻射

表現(xiàn)為反射輻射。以此方式，入射波的平行分量被從透射的輻射中剝離，并且表現(xiàn)為反射波。在導(dǎo)線直徑較小的情況下，鑒于無(wú)法使自由電子沿該方向流動(dòng)，入射輻射的正交偏振分量不會(huì)以相同的方式與導(dǎo)線柵格相互作用。因此，在沒(méi)有任何反射的情況下，正交偏振分量被柵格完全透射。為了使該過(guò)程有效的工作，導(dǎo)線之間的空間必須小于輻射的波長(zhǎng)。這樣，線距限制了太赫茲線柵偏振片的較低波長(zhǎng)性能，并且太赫茲線柵偏振片的性能存在一定的波長(zhǎng)依賴性。

4.       為何鎢絲用作太赫茲線柵偏振片？

在商業(yè)上可獲得的材料中，鎢絲被認(rèn)為可為太赫茲線柵偏振片提供有利的特點(diǎn)，它主要具有的是：

-高抗拉強(qiáng)度，可將導(dǎo)線牢固地固定在整個(gè)支撐框架上；

-良好的導(dǎo)電性，這是線柵偏振選擇性的必要先決條件；

-優(yōu)異的耐腐蝕性，可使偏振片在可接受的時(shí)間內(nèi)繼續(xù)工作。

太赫茲近場(chǎng)探針問(wèn)題答疑

所有關(guān)于我們太赫茲近場(chǎng)探針的產(chǎn)品的問(wèn)題，如我們的TeraSpike太赫茲微探針的性能或它集成到您的系統(tǒng)的問(wèn)題都列在這里。

1.   使用TeraSpike太赫茲微探針需要哪種類型的激光？

基本上，大多數(shù)λ<860 nm的飛秒脈沖振蕩器系統(tǒng)都與我們的微探針兼容。TeraSpike太赫茲微探針針對(duì)飛秒脈沖激發(fā)進(jìn)行了優(yōu)化，其ZX波長(zhǎng)在800nm左右，平均光功率在幾兆瓦的情況下，重復(fù)頻率為80MHz。要評(píng)估微探針與你的特定激光系統(tǒng)的兼容性，請(qǐng)隨時(shí)與我們聯(lián)系。

2.  TeraSpike是基于AFM的探針嗎？

不，TeraSpike太赫茲探針填補(bǔ)了衍射極限毫米級(jí)分辨率和基于AFM納米級(jí)分辨率系統(tǒng)之間的空白。微米級(jí)分辨率是通過(guò)使用大型平移臺(tái)和（可選）使用光學(xué)表面距離監(jiān)控來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 這有助于使系統(tǒng)成本保持較低水平，并可以進(jìn)行大規(guī)模區(qū)域的測(cè)量。

3.  微探針發(fā)出的時(shí)域信號(hào)是什么樣子的？

您可以在我們的手冊(cè)中找到一些示例性數(shù)據(jù)（2MB PDF）。 探頭接收到的時(shí)域信號(hào)形式還取決于所施加的發(fā)射器和激勵(lì)脈沖持續(xù)時(shí)間，這可能因系統(tǒng)而異。

4.   我已經(jīng)擁有一套自由空間THz TDS系統(tǒng)，是否可以集成TeraSpike微探針進(jìn)行近場(chǎng)測(cè)量？

將TeraSpike太赫茲微探針集成到現(xiàn)有TDS系統(tǒng)中通常非常簡(jiǎn)單，特別是如果系統(tǒng)包括光電導(dǎo)檢測(cè)器：在這種情況下，大多數(shù)必需的組件應(yīng)該已經(jīng)可用。利用我們的子系統(tǒng)組件，可以進(jìn)一步減少系統(tǒng)集成的工作量。這些模塊包含所需的固定裝置，反射鏡，鏡臺(tái)，微型探頭安裝座和聚焦透鏡。

5.  我們想測(cè)量對(duì)于太赫茲輻射不透明的樣品。 是否可以進(jìn)行反射測(cè)量？

反射模式下的THz近場(chǎng)測(cè)量原則上可以使用TeraSpike微探針，但是與傳輸模式相比存在一些限制。例如，在垂直入射的情況下，由于THz激發(fā)光束被探頭掩蔽，使得探頭不能垂直地對(duì)準(zhǔn)樣品表面進(jìn)行THz激發(fā)。所需的斜交THz激發(fā)光束（或探頭）對(duì)準(zhǔn)使得信號(hào)說(shuō)明比傳輸模式配置要求更高。

6.  要正確操作TeraSpike太赫茲微探針，要具備哪些條件？

低質(zhì)量的電纜或電流放大器會(huì)嚴(yán)重影響微探頭的性能，我們建議使用我們已證實(shí)的附屬組件和子系統(tǒng)。如果您不確定您的設(shè)備是否足以操作TeraSpike太赫茲微探針，請(qǐng)與我們聯(lián)系。

7.  你的TeraSpike的動(dòng)態(tài)范圍是什么？

有效的動(dòng)態(tài)范圍取決于您的測(cè)量方案（例如ECOPS或鎖相）、使用的發(fā)射器、集成時(shí)間和設(shè)置的其他因素。在TeraSpike TD-800-X-HS中，我們通常在短鎖相集成時(shí)間內(nèi)使用30dB的場(chǎng)振幅信噪比。

8.       也會(huì)出售完整的THz近場(chǎng)測(cè)量裝置嗎？

是的。請(qǐng)看我們的掃描系統(tǒng)部分。

9.       為什么主面包板垂直安裝在你的子系統(tǒng)D-B2？是否有一個(gè)特別的原因?qū)е录す馐拇怪迸帕卸皇撬脚帕校?/p>

選擇子系統(tǒng)的這種垂直對(duì)齊方式是為了允許樣本的水平對(duì)齊。由于重力對(duì)您不利，這有助于將樣品放置到裝置中。同樣，通過(guò)這種對(duì)齊方式，光柵掃描中平移階段的整合通常也比較簡(jiǎn)單。這種設(shè)置方案還有其他優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槟梢垣@得更多的寶貴空間來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)展，并且所有重要組件都在可以觸及的范圍內(nèi)。

太赫茲近場(chǎng)探針TeraSpike操作指南

有關(guān)處理和測(cè)量設(shè)置的常見(jiàn)問(wèn)題。

1.       你推薦THz激發(fā)光束、樣品表面和TeraSpike微探針的哪個(gè)方向？

為了獲得更高的分辨率，我們建議將微探針懸臂和THz激發(fā)光束在垂直方向上對(duì)準(zhǔn)樣品表面根據(jù)我們下載部分的應(yīng)用說(shuō)明，建議從懸臂的非金屬化一側(cè)進(jìn)行TeraSpike的光激發(fā)。

2.       樣品與TeraSpike太赫茲微探針之間的距離應(yīng)該是多少？

微型探針針尖與被測(cè)設(shè)備之間的距離通常應(yīng)為大約在目標(biāo)分辨率范圍內(nèi)。

3.       如何在掃描過(guò)程中調(diào)整探頭到樣品的距離并保持恒定？

可以很容易地手動(dòng)調(diào)整的高度（使用集成在子系統(tǒng)D-B1或D-B2中的手動(dòng)平移臺(tái)），由于微探針懸臂的柔韌性，可以使與樣品表面輕微接觸，而不會(huì)損壞樣品或探針。此過(guò)程應(yīng)使用帶放大物鏡的攝像機(jī)進(jìn)行視覺(jué)控制，這樣還可以調(diào)整Z終樣品的傾斜度，并調(diào)整定義的微探針到樣品的距離。另一個(gè)簡(jiǎn)練的解決方案是將單獨(dú)的距離傳感器和3D平移臺(tái)集成在一起，以在掃描過(guò)程中實(shí)現(xiàn)受控且恒定的樣品/探針距離。

4.       關(guān)于光學(xué)探針束與微探針的對(duì)準(zhǔn)，應(yīng)該注意什么？

在測(cè)量期間，探測(cè)束必須保持聚焦并穩(wěn)定在微探針的光電開(kāi)關(guān)上。對(duì)于探針束對(duì)準(zhǔn)，應(yīng)使用施加的偏置電壓下的光電流作為反饋信號(hào)。為了簡(jiǎn)化微探針與系統(tǒng)的集成，我們提供了預(yù)先對(duì)準(zhǔn)的子系統(tǒng)模塊D-B1和D-B2。

5.       如何將微探針連接到測(cè)量設(shè)備？

微型探針配有SMP連接器，推薦的TS電纜鏈接至SMA或BNC插頭，該插頭可直接與我們的電流放大器或您自己的設(shè)備連接。

6.       如何在掃描過(guò)程中確保探針激光束保持固定在微探針光電開(kāi)關(guān)上？

我們建議移動(dòng)樣品并保持微探針的位置固定，在這種情況下，不需要連續(xù)重新對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)。 為了將焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)微探針，可以將1V偏置電壓下的光電流用作調(diào)整反饋。CCD顯微鏡攝像機(jī)有助于直觀地檢查微探針的光斑直徑和位置。

7.       微探針懸臂中是否存在用于光學(xué)探針束激發(fā)的shou選面？

我們的應(yīng)用說(shuō)明（PDF文件）中給出了建議的微探針?lè)较蚝图す馐ぐl(fā)角的范圍。給定激發(fā)功率的Z大光電流是從懸臂背面獲得的，也可以從懸臂的頂側(cè)（搭載電極結(jié)構(gòu)）進(jìn)行光激發(fā)，但是會(huì)導(dǎo)致光電流降低。

8.       微型探針對(duì)振動(dòng)有多敏感？我需要隔離振動(dòng)嗎？

即使在很短的探針到樣品的距離下，具有標(biāo)準(zhǔn)隔振功能的標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)平臺(tái)通常也足以進(jìn)行不失真的測(cè)量。但是，如果可能，請(qǐng)勿將振動(dòng)源直接放在光學(xué)平臺(tái)上。只要與微探針之間有足夠的距離，機(jī)械斬波器通常就不重要。

9.       我們希望在測(cè)量過(guò)程中保持樣品固定，可以移動(dòng)微探針嗎？

原則上是可以的，但是光激發(fā)光束當(dāng)然需要跟隨（例如，通過(guò)使用光纖）。除非樣品非常大，否則通常是移動(dòng)樣品并將微探針保持在固定位置是較穩(wěn)定且具成本效益的解決方案。

相關(guān)產(chǎn)品

太赫茲近場(chǎng)探針

太赫茲光電導(dǎo)天線

光纖耦合太赫茲光電導(dǎo)天線

無(wú)偏壓太赫茲光電導(dǎo)天線

面向Beyond5G/ADAS應(yīng)用場(chǎng)景評(píng)估分析頻率特性的解決方案

      這是Advantest太赫茲光學(xué)采樣分析系統(tǒng)的一個(gè)選項(xiàng)。它適用于評(píng)估無(wú)線電波吸收器、印刷電路板材料、聚合物材料等的頻率特性，這些材料是下一代無(wú)線通信技術(shù)（后5G/6G）和用于ADAS（高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)）的毫米波雷達(dá)所不可或缺的?？稍u(píng)估毫米波至太赫茲波段，各種材料的傳輸特性（透射率、反射率）和復(fù)介電常數(shù)。

    通常在評(píng)估各種材料在毫米波和高頻段區(qū)域的傳輸特性（透射率、反射率）和復(fù)介電常數(shù)的時(shí)候我們會(huì)用到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 (VNA)* ，而如今隨著5G技術(shù)的廣泛應(yīng)用和衍生技術(shù)的迭代更新，對(duì)于在更寬的帶寬上評(píng)估這些特性的需求變得更為迫切。同時(shí)在使用VNA評(píng)估這些特性時(shí)需要設(shè)置和校準(zhǔn)每個(gè)頻段，故此帶來(lái)的時(shí)間和精力消耗引發(fā)了一系列的問(wèn)題。

      TAS7400TS太赫茲光學(xué)采樣分析系統(tǒng)新增-高分辨率配件。新配件為無(wú)線電波吸收材料和基材的高頻特性評(píng)估提供了開(kāi)創(chuàng)性的測(cè)量方法，這對(duì)于后5G / 6G的下一代通信技術(shù)和ADAS（高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）中使用的毫米波雷達(dá)技術(shù)而言是很重要的。

   在新配件的加持下，用戶可以通過(guò)使用緊湊的光學(xué)采樣系統(tǒng)獲得的更具優(yōu)勢(shì)的測(cè)量環(huán)境進(jìn)行測(cè)量，從而節(jié)省成本和空間。此外，TAS7400TS的掃描測(cè)量配件可以分析表面頻率特性，而此次新配件的頻率分辨率和掃描速度是以前產(chǎn)品的5倍，使其成為了評(píng)估新材料高頻特性的優(yōu)良解決方案。

系統(tǒng)配置建議（30 GHz 至2 THz）

可利用緊湊型設(shè)備來(lái)測(cè)定從毫米波到太赫茲波的電磁特性

● 實(shí)現(xiàn)380MHz高頻率分辨率

● 不需要VNA那樣切換掃頻波段，一次實(shí)現(xiàn)寬帶寬 （30GHz~2THz） 的測(cè)定

● 40ms的掃描速度對(duì)寬帶寬進(jìn)行掃描

● 系統(tǒng)配有透射/反射測(cè)量模塊，更容易校準(zhǔn)設(shè)備

● 通過(guò)遠(yuǎn)程編程功能就能實(shí)現(xiàn)二維掃描測(cè)量

*

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）是通過(guò)測(cè)量網(wǎng)絡(luò)各個(gè)端口對(duì)頻率/功率掃描測(cè)試信號(hào)的幅度與相位響應(yīng)，從而測(cè)量器件網(wǎng)絡(luò)特性的儀器，它結(jié)合了頻譜分析，信號(hào)發(fā)生以及信號(hào)分離等各項(xiàng)技術(shù)。應(yīng)用于芯片測(cè)試，微波器件，材料科學(xué)，電子通信等基礎(chǔ)性行業(yè)和領(lǐng)域。

上海五鈴光電科技有限公司

地址：上海市寶山區(qū)共和新路4995號(hào)3號(hào)樓2113室

· Rainbowphotonics應(yīng)用說(shuō)明

· 寬帶太赫茲的產(chǎn)生與探測(cè)

· 廣泛可調(diào)和窄帶THz源

· THz波的應(yīng)用

      人們對(duì)太赫茲電磁輻射的興趣源于這些射線與物質(zhì)之間獨(dú)特的相互作用，這種作用可以在各種應(yīng)用中得到利用。太赫茲波激發(fā)材料的分子振動(dòng)和晶格振動(dòng)，這使得太赫茲輻射在光譜學(xué)和材料識(shí)別中非常有趣。太赫茲輻射是非電離的，對(duì)水和水合狀態(tài)非常敏感，對(duì)非極性物質(zhì)如不導(dǎo)電聚合物、紙張、包裝材料等透明。因此，材料的不規(guī)則性、缺陷、外殼，用太赫茲輻射是看不到的。因此，THz輻射具有很高的無(wú)損檢測(cè)潛力。

有幾種技術(shù)可以產(chǎn)生太赫茲輻射，我們開(kāi)發(fā)了新型的有機(jī)晶體THz發(fā)生器，其優(yōu)化的性能使其成為GX產(chǎn)生和檢測(cè)太赫茲輻射的理想材料?；谶@些有機(jī)晶體材料，我們開(kāi)發(fā)了袖珍的THz時(shí)域光譜系統(tǒng):

1) TeraSys?- ULTRA，具有超寬的THz帶寬，可用于光譜和成像，可高達(dá)20 THz，每秒可實(shí)時(shí)采集4個(gè)光譜。

2) TeraSys12?，具有寬THz帶寬的光譜學(xué)和成像高達(dá)12 THz；改進(jìn)的檢測(cè)，允許每秒實(shí)時(shí)獲取4個(gè)光譜。

3) TeraSys?- AiO，提供高達(dá)20 THz的帶寬

4)TeraSys?，高達(dá)12 THz

5) TeraIMAGE?，用于高達(dá)14 THz或20 THz的傳輸和成像，檢測(cè)速度為每分鐘3個(gè)光譜。我們還開(kāi)發(fā)了一種獨(dú)特的可調(diào)單頻THz源，TeraTune?，具有非常寬的可調(diào)范圍1-20 THz和窄線寬< 100 GHz。

太赫茲輻射

電磁波譜的太赫茲范圍位于高頻電子(微波)和長(zhǎng)波光子學(xué)(紅外光)之間。

太赫茲輻射很容易通過(guò)黑體輻射的方式獲得，但將信號(hào)與自然背景分離是一個(gè)挑戰(zhàn)。在這個(gè)所謂的“THz頻率間隔”上下產(chǎn)生電磁波的技術(shù)有好幾種。電子技術(shù)可用于產(chǎn)生頻率高達(dá)0.5 THz左右的波(主要是通過(guò)低頻源的電子倍頻)。從0.3到3 THz的Auston開(kāi)關(guān)是非常流行的源。非線性光學(xué)技術(shù)(光學(xué)整流和差頻產(chǎn)生)可以用來(lái)覆蓋0.3到50 THz之間的頻率范圍，量子級(jí)聯(lián)激光器大約在20 THz到100 THz之間。

寬帶太赫茲源

      大多數(shù)寬帶THz源是基于不同材料在飛秒范圍內(nèi)的超短激光脈沖的激發(fā)，光傳導(dǎo)和光學(xué)整流是產(chǎn)生寬帶THz脈沖的兩種常見(jiàn)的方法。光學(xué)方法用于寬帶太赫茲源的產(chǎn)生，由于激光技術(shù)的不斷進(jìn)步，這些方法是近20年來(lái)發(fā)展較為迅速的。

       在光導(dǎo)方法中，飛秒激光利用電場(chǎng)載流子加速在光導(dǎo)開(kāi)關(guān)或半導(dǎo)體中產(chǎn)生超快光電流。由于半導(dǎo)體中載流子壽命的固有限制，可實(shí)現(xiàn)的帶寬被限制在幾個(gè)THz以內(nèi)。光學(xué)整流是脈沖太赫茲產(chǎn)生的另一種機(jī)制。也使用飛秒激光，太赫茲輻射的能量直接來(lái)自于激發(fā)的激光脈沖。在這種情況下，除了泵浦激光的參數(shù)外，轉(zhuǎn)換效率主要取決于光電系數(shù)和材料的相位匹配條件的距離。

       在光學(xué)整流中，高強(qiáng)度超短激光脈沖通過(guò)透明晶體材料，透明晶體材料在不施加任何電壓的情況下發(fā)出太赫茲脈沖。圖2顯示了使用有機(jī)晶體發(fā)生器DAST或DSTMS的脈沖飛秒激光進(jìn)行光學(xué)整流的原理圖。在這種非線性光學(xué)過(guò)程中，非線性材料在高光強(qiáng)下迅速電極化。這種變化的電極化發(fā)出太赫茲輻射。由于激光脈沖電場(chǎng)的快速振蕩被整流，只剩下振蕩的包絡(luò)，故稱為整流。由于介質(zhì)吸收低，極化瞬間遵循脈沖包絡(luò)暗示幾乎沒(méi)有限制的速度極化可以開(kāi)啟和關(guān)閉,即沒(méi)有內(nèi)在限制帶寬的光電導(dǎo)天線。

產(chǎn)生太赫茲的材料

由于有機(jī)材料與無(wú)機(jī)材料相比具有更大的非線性光學(xué)靈敏度和速度匹配，因此利用有機(jī)材料作為THz發(fā)生器可以獲得更大的功率級(jí)，但受到材料損傷閾值的限制。

表中顯示了與無(wú)機(jī)晶體相比，好的有機(jī)晶體以及電光聚合物L(fēng)APC的THz波產(chǎn)生的相關(guān)的材料參數(shù)。從表中可以看出，有機(jī)晶體OH1、DSTMS和OH1的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大。在平均光泵波長(zhǎng)上，當(dāng)THz折射率nTHz接近群折射率ng時(shí)，相位匹配是可能的。這種相位匹配通常被稱為群速度匹配，通常用于飛秒泵浦激光器的光整流產(chǎn)生寬帶THz波。

無(wú)機(jī)電光材料，如LiNbO3離Z佳相位匹配條件還很遠(yuǎn)，只能在特殊配置下使用。因此，雖然具有較低的電光系數(shù)和優(yōu)點(diǎn)，但常用的半導(dǎo)體電光材料，如ZnTe，因?yàn)樗鼈兛梢圆僮鹘咏辔黄ヅ?。有機(jī)材料結(jié)合了高質(zhì)量和速度匹配的可能性，因此我們選擇了這些材料來(lái)制作我們的儀器。有機(jī)晶體DAST、DSTMS和OH1在波長(zhǎng)1200-1600 nm范圍內(nèi)對(duì)飛秒激光光源的相位匹配更佳，這使得它們對(duì)于袖珍桌上型THz儀器非常有吸引力。它們還可以在寬范圍的THz頻率范圍內(nèi)進(jìn)行接近速度匹配的操作，使低功率飛秒激光源實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生寬帶THz成為可能。顯示了一個(gè)使用TeraSys?- ULTRA在有機(jī)晶體DSTMS中生成寬帶THz場(chǎng)的例子，與使用微型的飛秒光纖激光源的半導(dǎo)體天線生成的場(chǎng)相比。

在有機(jī)晶體DSTMS (TeraSys?- ULTRA)中使用飛秒泵浦激光器和THz時(shí)域光譜學(xué)產(chǎn)生的THz脈沖的頻率函數(shù)和典型的PC天線范圍內(nèi)的THz場(chǎng)振幅。

有機(jī)THz發(fā)生器和探測(cè)器

太赫茲發(fā)生器和探測(cè)器是在瑞士的彩虹光子學(xué)工廠生產(chǎn)和光學(xué)準(zhǔn)備的。彩虹光電股份有限公司是世界上唯yi的有機(jī)單晶THz發(fā)生器的商業(yè)生產(chǎn)商。

我們的THz發(fā)生器的更好的應(yīng)用范圍：泵浦激光器的波長(zhǎng)范圍在1200-1600nm是更合適的。當(dāng)使用光整流時(shí)，脈沖越短，產(chǎn)生的THz帶寬越大。

探測(cè)：在太赫茲時(shí)域光譜學(xué)中，可以使用常見(jiàn)的技術(shù)來(lái)檢測(cè)有機(jī)晶體中產(chǎn)生的太赫茲信號(hào)。為了在較寬的THz范圍內(nèi)達(dá)到更佳的檢測(cè)效率，同樣的有機(jī)材料也可以用于電光檢測(cè)，使用與標(biāo)準(zhǔn)電光采樣不同的原理，而標(biāo)準(zhǔn)電光采樣于光學(xué)各向同性材料。對(duì)于有機(jī)晶體(或其他雙折射材料)，THz感應(yīng)的透鏡可以使用與電光采樣類似的靈敏度。

太赫茲時(shí)域光譜和成像：TeraSys?- ULTRA和TeraIMAGE?

TeraSys?- ULTRA為光譜和成像提供市場(chǎng)上超寬的THz帶寬，并為實(shí)時(shí)、THz成像和光譜提供Z終解決方案。它是一個(gè)微型的太赫茲儀器尋址：在太赫茲(THz)頻率實(shí)時(shí)感應(yīng)、檢測(cè)、分析和處理方法。它是基于有機(jī)晶體，允許使用的太赫茲頻率高達(dá)20太赫茲，這是傳統(tǒng)天線所不能達(dá)到的，它具有每秒4個(gè)光譜的實(shí)時(shí)采集功能。TeraSys12?提供了一個(gè)THz帶寬高達(dá)12 THz的實(shí)時(shí)采集。

TeraSys?- ULTRA中的THz檢測(cè)是使用特殊的光學(xué)和電子元件(細(xì)節(jié)是保密的)進(jìn)行優(yōu)化的，因此可以使用相對(duì)低功率的飛秒光纖激光器實(shí)現(xiàn)高信噪比。時(shí)域THz信號(hào)及其頻譜的一個(gè)例子如圖所示，它具有每秒4個(gè)光譜的采集時(shí)間。

在TeraSys?- ULTRA中使用0.45 mm厚的DSTMS晶體來(lái)產(chǎn)生和檢測(cè)THz，并使用一個(gè)脈沖長(zhǎng)度為20 fs的泵浦激光器，平均功率為120 mW，能量/脈沖為3.5 nJ。

TeraIMAGE?THz時(shí)域光譜儀具有成像選項(xiàng)，除了與TeraSys?相同的光譜部分外，還包括成像部分，該部分具有所有必要的機(jī)械控制和數(shù)據(jù)采集軟件，用于掃描50 x 50 mm2以下的物體(可根據(jù)要求提供更大的尺寸)。

光學(xué)圖像(由普通相機(jī)拍攝)和太赫茲圖像(由TeraIMAGE?拍攝)，顯示一塊具有視覺(jué)上缺陷不可見(jiàn)的塑料

使用TeraIMAGE?檢測(cè)UHMWPE(超高分子量聚乙烯)中的隱藏洞的THz圖像

窄帶可調(diào)諧太赫茲源：TeraTune?

許多材料不僅在高達(dá)約3 THz的THz范圍內(nèi)都表現(xiàn)出特定的吸收特性（指紋），因?yàn)楣怆妼?dǎo)天線可以達(dá)到該范圍，但也高于上面的范圍，因此進(jìn)行了廣泛的研究，請(qǐng)參見(jiàn)下表。水蒸氣的吸收導(dǎo)致在空氣中的衰減，這限制了大約10 THz以下的應(yīng)用可能性范圍變得更?。ㄔ?8 THz時(shí)達(dá)到四個(gè)數(shù)量級(jí)），這使得高達(dá)20 THz擴(kuò)展THz的范圍引起了關(guān)注。

空氣中THz輻射的衰【來(lái)自Appleby等人，IEEE 2007】。在10 THz以上，空氣中的衰減明顯小于10 THz以下。這開(kāi)辟了廣泛的新應(yīng)用可能性，如遠(yuǎn)程成像和遙感。

在某些應(yīng)用中，窄帶內(nèi)的高THz波束功率比寬帶脈沖更可取。寬帶產(chǎn)生技術(shù)產(chǎn)生的總太赫茲功率分布在脈沖的頻譜范圍內(nèi)；因此，任何特定頻率下的功率密度本來(lái)就很低。為了在一定的THz頻率下獲得合理的轉(zhuǎn)換效率，shou選具有高波束峰值功率的窄帶脈沖輸出。

TeraTune?一個(gè)可調(diào)諧的窄帶THz源，窄線寬小于100 GHz，調(diào)優(yōu)范圍為1-20 THz。2012年，彩虹光電將這一獨(dú)特的THz光源引入市場(chǎng)，它是基于有機(jī)THz發(fā)生器DSTMS和OH1中納秒脈沖的差頻產(chǎn)生。合適的紅外泵浦光脈沖是在一個(gè)獨(dú)特設(shè)計(jì)的雙波長(zhǎng)OPO(光參量振蕩器)中產(chǎn)生的，該光參量振蕩器可在1330-1480 nm范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)諧，產(chǎn)生兩個(gè)頻率差在THz范圍內(nèi)的窄帶納秒脈沖。波長(zhǎng)可以通過(guò)角度調(diào)整OPO晶體來(lái)調(diào)整，OPO晶體由相應(yīng)的軟件控制。為了在不同的THz頻率下獲得更好的效率，發(fā)生器晶體可外接開(kāi)關(guān)。

    高THz峰值功率超過(guò)30 W使用OH1產(chǎn)生晶體可以達(dá)到1.25 THz，使用1毫米厚DSTMS晶體的可調(diào)諧譜如圖所示。

TeraTune?:可調(diào)(1-20 THz)窄線寬(<100 GHz) THz源

使用1毫米DSTMS THz發(fā)生器的TeraTune?調(diào)諧曲線。在某些頻率，可達(dá)到的THz峰值功率較低，這可能是由于產(chǎn)生材料本身對(duì)THz的吸收，也可能是由于相位匹配不完善。產(chǎn)生晶體相對(duì)較厚(1mm)，因此產(chǎn)生相位匹配的地方可以獲得較高的效率。

THz波的應(yīng)用

太赫茲波的某些應(yīng)用與這些波的獨(dú)特性質(zhì)有關(guān)，以激發(fā)“Reststrahlen”范圍內(nèi)的分子振動(dòng)和晶格振動(dòng)。此外，太赫茲波顯示出低吸收性，并通過(guò)大多數(shù)非導(dǎo)電的均質(zhì)塑料、紙張、卡通、大多數(shù)衣服等傳播，因此可以檢測(cè)到隱藏的有害物質(zhì)。因此，除了材料的太赫茲光譜外，這些波還可能對(duì)安全性應(yīng)用有用，而且還可用于識(shí)別非導(dǎo)電材料中的缺陷。對(duì)于導(dǎo)電和部分導(dǎo)電的材料，太赫茲光譜可以深入了解這些材料中電荷傳輸?shù)臋C(jī)理。在這里，我們給出了太赫茲光譜的一些示例，并說(shuō)明了使用有機(jī)非線性光學(xué)材料產(chǎn)生和檢測(cè)太赫茲波的材料測(cè)試。

(a)     顯示了使用THz時(shí)域光譜測(cè)量的幾種爆 炸 物的THz光譜。

(b)    顯示了隱藏在兩個(gè)特氟龍板后面的Semtex炸 藥樣品，可以看到;光波(左)和THz波(右，炸 藥:綠色;右上角的黃色區(qū)域?qū)?yīng)于左圖中的紅色貼紙)。

(c)     顯示了隱藏在一個(gè)信封中的蠟樣芽孢桿菌(炭疽)樣本的圖片和THz圖像。

(d)    顯示了一堆透明膠片的光學(xué)和THz圖片，其中標(biāo)簽“ ETH”已在其中一張透明膠片中被切掉（可見(jiàn)光看不到），并且由于相位的原因，其THz透射圖像給出了完整的對(duì)比度圖像，切除區(qū)域中太赫茲波的偏移（“缺陷”）。 第二張圖片顯示了如何通過(guò)太赫茲波使嵌入塑料中的金屬缺陷或夾雜物（帶有“ NLO”符號(hào)的金屬線）可見(jiàn)。Z后一幅圖顯示了一塊塑料上的一個(gè)空洞，

(e)     顯示了隱藏在信封中的信 用 卡上的信 用 卡號(hào)碼。

(f)      顯示了帶有和不帶有缺陷的聚乙烯樣品的THz反射圖像示例?？梢栽?D中以小于10μm的分辨率顯示這些空隙，低于波長(zhǎng)（縱向）分辨率的原因在于，可以非常精確地確定反射波的相移和時(shí)間分辨率。

相關(guān)產(chǎn)品

寬譜太赫茲時(shí)域光譜儀

太赫茲有機(jī)晶體DSTMS

太赫茲有機(jī)晶體DAST

太赫茲有機(jī)晶體OH1

文摘:

擬除蟲(chóng)菊酯類殺蟲(chóng)劑*主要針對(duì)電壓門控鈉通道(Navs)。殺蟲(chóng)劑通過(guò)減緩Navs的快速失活和失活來(lái)延長(zhǎng)Navs的開(kāi)放時(shí)間。擬除蟲(chóng)菊酯被認(rèn)為對(duì)人類是安全的，然而，它們也與海灣戰(zhàn)爭(zhēng)綜合征有關(guān)，這是一種神經(jīng)性疼痛，在接觸某些化學(xué)物質(zhì)后可能發(fā)展。遺傳性神經(jīng)性疼痛與navv亞型Nav1.7、Nav1.8和Nav1.9的突變有關(guān)。在這里，我們使用全細(xì)胞膜片鉗電生理學(xué)方法檢測(cè)了殺蟲(chóng)劑對(duì)HEK293T和ND7/23細(xì)胞中異源表達(dá)的人類亞型Nav1.7、Nav1.8和Nav1.9_C4(包含大鼠Nav1.4 c端嵌合)的影響。對(duì)于所有三種Nav亞型，我們觀察到持續(xù)電流和尾電流增加，這是殺蟲(chóng)劑修飾Nav通道的典型現(xiàn)象。最令人驚訝的發(fā)現(xiàn)是殺蟲(chóng)劑在所有三種Nav亞型中誘導(dǎo)的緩慢失活增強(qiáng)。增強(qiáng)的緩慢失活與擬除蟲(chóng)菊酯類殺蟲(chóng)劑引起的長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)放相反，以前沒(méi)有對(duì)殺蟲(chóng)劑或任何其他擬除蟲(chóng)菊酯類殺蟲(chóng)劑的描述。此外，我們發(fā)現(xiàn)殺蟲(chóng)劑改性通道的比例隨使用的增加而增加。然而，對(duì)于Nav1.8，只有當(dāng)保持電勢(shì)增加到?90?mV時(shí)，使用依賴的增強(qiáng)才發(fā)生，在這個(gè)電勢(shì)下，尾部電流衰減更慢。這表明依賴于使用的修改是由于尾部電流的積累。總之，我們的發(fā)現(xiàn)支持一種新的機(jī)制，殺蟲(chóng)劑增強(qiáng)電壓門控鈉通道的緩慢失活，這可能取決于細(xì)胞靜息膜電位，降低神經(jīng)元興奮性，并抵消眾所周知的擬除蟲(chóng)菊酯對(duì)通道激活的作用。