THz-generatie
ZnTe-kristallen
Bij moderne THz-tijddomeinspectroscopie (THz-TDS) is de gebruikelijke aanpak het genereren van THz-pulsen door optische rectificatie (OR) van ultrakorte laserpulsen en vervolgens de detectie door elektro-optische bemonstering in de vrije ruimte (FEOS) in niet-lineaire kristallen met een speciale oriëntatie .
Bij optische rectificatie wordt de bandbreedte van de invallende krachtige laserpuls omgezet in de bandbreedte van THz-emissie, terwijl zowel het optische als het THz-signaal zich gezamenlijk door het niet-lineaire kristal voortplanten.
In FEOS planten zowel THz- als zwakke probe-laserpulsen zich gezamenlijk voort door het niet-lineaire kristal, wat leidt tot door het THz-veld geïnduceerde fasevertraging van de speciaal voorgepolariseerde probe-laserpuls.Deze fasevertraging is evenredig met de elektrische veldsterkte van het gedetecteerde THz-signaal.
Optisch gecontacteerde ZnTe-kristallen
10x10x(1+0,01)mm
Niet-lineaire kristallen zoals ZnTe, met <110> kristaloriëntatie kunnen bij normale incidentie worden toegepast in OK en FEOS.De kristallen met een <100>-oriëntatie bezitten echter geen niet-lineaire eigenschappen die nodig zijn voor OR en FEOS, hoewel hun lineaire THz- en optische eigenschappen identiek zijn aan die van <110>-georiënteerde kristallen. De vereisten voor een succesvolle THz-generatie of -detectie in een dergelijke niet-lineaire, op kristallen gebaseerde THz-TDS-spectrometer vindt faseaanpassing plaats tussen de genererende (detecteren) optische puls en het gegenereerde (gedetecteerde) THz-signaal.Niettemin hebben de niet-lineaire kristallen die geschikt zijn voor THz-spectroscopietoepassingen sterke optische fononresonanties in het THz-bereik, terwijl de sterke dispersie van de THz-brekingsindex het fase-aanpassingsfrequentiebereik beperkt.
Dikke niet-lineaire kristallen zorgen voor THz-optische faseaanpassing rond een smalle frequentieband. Ze ondersteunen slechts een fractie van de bandbreedte van de genererende (detectie) laserpuls, omdat optische en THz-signalen een grotere wegloop ervaren over lange co-propagatieafstanden.Maar de gegenereerde (gedetecteerde) pieksignaalsterkte is over het algemeen hoog voor lange co-propagatieafstanden.
Dunne niet-lineaire kristallen zorgen voor een goede THz-optische faseaanpassing binnen de volledige bandbreedte van de genererende (detectie) laserpuls, maar de gegenereerde (gedetecteerde) signaalsterkte is meestal klein, omdat de signaalsterkte evenredig is met de THz-optische co-propagatieafstanden .
Om een breedbandige fase-aanpassing te bieden bij het genereren en detecteren van THz en tegelijkertijd de frequentieresolutie hoog genoeg te houden, heeft DIEN TECH met succes een refractief gecombineerd ZnTe-kristal ontwikkeld: een (110) ZnTe-kristal met een dikte van 10 µm op een (100) ZnTe-kristal. aftrekken.In dergelijke kristallen is de THz-optische co-propagatie alleen cruciaal binnen het 110> deel van het kristal, en de meervoudige reflecties moeten de volledige gecombineerde kristaldikte bestrijken.
