Фотомикширование

Фотосмешивание — это генерация непрерывного терагерцового излучения двумя лазерами. Лучи смешиваются и фокусируются на фотосмесителе, который генерирует терагерцовое излучение. Это технологически значимо, поскольку существует мало источников, способных обеспечивать излучение в этом диапазоне волн, другие включают электронные / микроволновые источники с умножением частоты, квантовый каскадный лазер и ультракороткие импульсные лазеры с фотопроводящими переключателями , которые используются в терагерцовой спектроскопии во временной области . Преимущества этого метода заключаются в том, что его можно плавно перестраивать в диапазоне частот от 300 ГГц до 3 ТГц (10 см). ⁻¹ до 100 см ⁻¹ ) (от 1 мм до 0,1 мм), и может быть достигнуто спектральное разрешение порядка 1 МГц. Однако достижимая мощность составляет порядка 10 ⁻⁸ В.

Принцип

два непрерывного действия лазера с одинаковой поляризацией Требуются , лазеры с частотой ω ₁ и ω ₂ пространственно перекрываются для генерации терагерцовой частоты. Коллинеарные лазеры затем используются для освещения сверхбыстрого полупроводникового материала, такого как GaAs . Фотонное поглощение и малое время жизни носителей заряда приводят к модуляции проводимости на желаемой терагерцовой частоте ω _ТГц = ω ₁ - ω ₂ . Приложенное электрическое поле позволяет преобразовать изменение проводимости в ток, который излучается парой антенн. Типичное фотопроводящее устройство или «фотосмеситель» изготавливается из низкотемпературного GaAs с узорчатым металлизированным слоем, который используется для формирования электродной решетки и излучающей антенны.

Спектрометр высокого разрешения

Источник фотосмешивания может затем стать основой лазерного спектрометра , который можно использовать для исследования ТГц сигнатуры различных объектов, таких как газы, жидкости или твердые материалы.

Прибор можно разделить на следующие функциональные блоки:

• Лазерные источники, обеспечивающие терагерцовую ноту в оптической области. Обычно это два лазера ближнего инфракрасного диапазона и, возможно, оптический усилитель.
• Устройство фотомикшер преобразует бит-ноту в ТГц излучение, часто излучаемое в свободное пространство встроенной антенной.
• Траектория распространения ТГц излучения, в зависимости от применения, используются подходящие фокусирующие элементы для коллимации ТГц луча и обеспечения его прохождения через исследуемый образец.
• Детектор, с относительно низким уровнем доступной мощности, порядка 1 мкВт, требуется чувствительный детектор, чтобы обеспечить разумное соотношение сигнал/шум. Si-болометры обеспечивают решение проблем с некогерентными приборами. В качестве альтернативы в качестве детектора можно использовать второе фотосмесительное устройство, преимущество которого заключается в возможности когерентного обнаружения.

Ссылки

Фрэнсис Хиндл, Арно Кюссе, Робин Боке, Гаэль Муре «Терагерцовые волны непрерывного действия путем фотосмешивания: приложения для обнаружения и количественного определения загрязнителей в газовой фазе» Comptes Rendus Physique (2007), дои : 10.1016/j.crhy.2007.07.009