Deutsches Terahertz-Zentrum e.V.

Spotlight




Optoelectronic frequency-modulated continuous-wave terahertz spectroscopy with 4 THz bandwidth

Trotz vielversprechender Anwendungen in Wissenschaft und Industrie hat die Komplexität bestehender Terahertz-Systeme den Durchbruch dieser Technologie bisher erschwert. Die etablierte Terahertz-Zeitbereichsspektroskopie basiert beispielsweise auf komplexen Femtosekundenlasern und optischen Verzögerungseinheiten. In diesem Artikel stellen wir eine Methode für die optoelektronische, frequenzmodulierte Dauerstrich-Terahertz-Sensorik (FMCW) vor. Dabei erzeugt ein frequenzmoduliertes optisches Schwebungssignal das Terahertz-Feld. Eine zeitverzögerte Kopie desselben Schwebungssignals wir dann für die Photomischung am Empfänger verwendet. Somit ist der Empfängerstrom ohne zusätzlichen Modulator inhärent phasenmoduliert und ermöglicht so die kohärente Detektion des Terahertz-Feldes. Dank dieser Technik ist unser breitbandiges Terahertz-Spektrometer (200 Hz Messrate bzw. 4 THz Bandbreite und 117 dB Spitzen-Dynamikbereich mit Mittelwertbildung) vergleichbar mit modernsten Terahertz-TDS-Systemen, jedoch mit deutlich reduzierter Komplexität. Das Potenzial für reale Anwendungen wurde in Dickenmessungen von mehrschichtigen dielektrischen Proben demonstriert. Die dünnste vermessene Schicht hatte eine Dicke von nur 23 µm. Innerhalb einer Messzeit von 0,2 s konnte eine Messunsicherheit von weniger als 2 % erreicht werden, die höchste Genauigkeit, die mit cw Terahertz-Systemen bisher gezeigt werden konnte. Der optoelektronische FMCW-Ansatz ermöglicht somit breitbandige und kompakte Terahertz-Spektrometer mit Anwendungen in der industriellen zerstörungsfreien Prüfung und der Breitbandspektroskopie. Dabei können zukünftig faseroptische und photonische Integrationstechnologien eingesetzt werden, um diese Systeme weiter zu miniaturisieren.

Link zum Paper
Datenbank zu pulbizierten und Nachweisgrenzen von Biomolekülen in Lösungen

Das Team in Siegen und Erlangen hat Ergebnisse aus dem ESSENCE DFG Schwerpunktprogramm publiziert, um weltweite THz Nachweisgrenzen von Biomolekülen in Lösungen zusammenfassen und Herausforderungen bezgl. Selektivität und alternativen Deketionsmethoden anzusprechen. Das Original ist IJIM unter  https://link.springer.com/article/10.1007/s10762-021-00792-9 erschienen. Eine aktualisierbare Datenbank mit Referenzen zu jeder Messung um Eure neuen Ergebnisse hinzuzufügen ist über die DTZ-Seite https://terahertzcenter.de/thz-datenbanken/, oder direkt über https://www.hqe.eti.uni-siegen.de/de/LDL1.html erreichbar.