Использование THz - TDS для обнаружения материалов

Введение и применение

Терагерцевая спектроскопия (THz - TDS) - это технология, используемая для представления материала и анализа его характеристик в терагерцовом диапазоне частот. Этот диапазон частот особенно интересен, поскольку многие материалы, связанные с промышленностью, полупрозрачны и / или имеют очевидные спектральные характеристики, которые позволяют их идентифицировать. Технология терагерцовой спектроскопии работает, излучая короткие импульсы терагерцового излучения и измеряя время, необходимое для того, чтобы импульс прошел через образец и вернулся. Анализ характеристик возвратных импульсов позволяет получить ценную информацию о составе, структуре и динамических изменениях образца.

В автомобильной промышленности терагерцовая спектроскопия используется для бесконтактного измерения толщины автомобильных красок. Эти измерения имеют решающее значение для обеспечения контроля качества и выявления потенциальных проблем, таких как неравномерность покрытия, неоднородность и расслоение. Аналогичным образом, терагерцовая спектроскопия может быть использована для проверки функциональных покрытий на борту самолета, таких как антикоррозионные или термореактивные покрытия. Но он также полезен в других областях: его можно использовать для изучения оптических и электронных свойств различных материалов, включая полупроводники, полимеры, керамику и композиты. Это помогает определить скорость преломления, электропроводность и другие важные параметры этих материалов.

Основные проблемы

Одной из ключевых проблем в реализации высокопроизводительной системы терагерцового спектра (THz - TDS) является оптическое замедленное сканирование. Традиционно люди используют механические стойки задержки, но они часто требуют баланса между скоростью сканирования и диапазоном сканирования. Быстрое перемещение этих станций на большие расстояния является серьезной проблемой.

Применение терагерцового спектра часто включает в себя обнаружение толстых оптических систем, в которых существует большая оптическая задержка между отраженным светом. В других случаях требуется достаточное спектральное разрешение для определения требуемых спектральных характеристик. Быстрая оптическая задержка сканирования играет решающую роль в удовлетворении обеих потребностей.

Благодаря быстрому оптическому отсроченному сканированию терагерцовая спектральная система может быть использована для быстрого точечного сканирования и для установки, которая требует обнаружения больших площадей поверхности в течение короткого периода времени. В этих сценариях механическое оптическое замедленное сканирование часто затрудняет достижение высокой производительности потока.

Наши преимущества

Однополостный двухгребенчатый лазер обеспечивает поразительное решение для быстрого и точного оптического сканирования задержки, устраняя ограничения механического уровня задержки. Благодаря лазерам K2 производительность и универсальность системы THz - TDS могут быть значительно улучшены.

Диаграмма параметров оптической задержки сканирования в системе THz - TDS, управляемой однополостным лазером с двумя гребенками. Оптическая задержка сканирования длиной 1 / frep повторяется каждые 1 / дельта frep, что дает диссонанс дельта frep двух гребенчатых повторяющихся частот frep.

Обычное подавление шума в однополостных двухгребенчатых лазерах обеспечивает точность сверх 10 фемтосекунд на временной шкале. Это точное управление задержкой импульса обеспечивает точное определение спектра высокого разрешения и характеристик материала. Лазер K2 с частотой повторения ГГц обеспечивает оптическую задержку сканирования наносекундного уровня. Это хорошо согласуется с приложениями, которые требуют сканирования с большой задержкой. Но это позволяет избежать потери времени измерений в областях, где нет сигнала, как это обычно бывает с двойными лазерными системами с низкой частотой повторения.

Кроме того, характеристики короткого импульса (< 100fs) однополостного двухгребенчатого лазера способствуют широкому спектральному охвату THz - TDS. Частотный гребень, генерируемый лазером K2, может быть преобразован в широкополосный THz - импульс с помощью высокоэффективной фотоэлектрической антенны (PCA), обеспечивающей подробную спектральную информацию в широкополосном диапазоне. Эта синтетическая способность при частоте ТГц способна распознавать специфические молекулярные и структурные характеристики материала.

Преимущества использования K2 Photonics для обнаружения материалов

• Скорость сканирования

Лазеры K2 - 1000 могут использоваться для сканирования значительного оптического диапазона задержки 1 ns со скоростью более 10 кГц.

• Высокая точность

Однополостная структура и подавление общего шума обеспечивают точность фемтосекундного уровня на временной шкале во время оптического сканирования задержки.

• Малый размер

Нет необходимости в механической линии задержки, что значительно упрощает реализацию высокопроизводительных настроек THz - TDS.

• Высокая чувствительность

Однополостные лазеры с двойной гребенкой обеспечивают оптическое замедленное сканирование в длинном диапазоне задержки и идеально подходят для измерения с высоким разрешением или проверки толстых и сложных образцов.