THz generation
ZnTe krystaller
I moderne THz-tidsdomænespektroskopi (THz-TDS) er den almindelige tilgang THz-impulsgenerering ved optisk ensretning (OR) af ultrakorte laserimpulser og derefter detektering ved frirum elektrooptisk sampling (FEOS) i ikke-lineære krystaller med særlig orientering .
Ved optisk ensretning konverteres båndbredden af den indfaldende kraftige laserimpuls til båndbredden af THz-emission, mens både det optiske og THz-signal forplanter sig sammen gennem den ikke-lineære krystal.
I FEOS forplanter både THz og svage probelaserimpulser sig sammen gennem den ikke-lineære krystal, hvilket fører til THz feltinduceret faseretardering af den specielt præpolariserede probelaserimpuls.Denne faseretardering er proportional med den elektriske feltstyrke af det detekterede THz-signal.
Optisk kontaktede ZnTe-krystaller
10x10x(1+0,01)mm
Ikke-lineære krystaller som ZnTe med <110> krystalorientering er i stand til at blive anvendt i OR og FEOS ved normal forekomst.Krystallerne med <100>-orientering har imidlertid ikke ikke-lineære egenskaber, som er nødvendige for OR og FEOS, selvom deres lineære THz og optiske egenskaber er identiske med <110>-orienterede krystaller. Kravene til en vellykket THz-generering eller -detektion i et sådant ikke-lineært krystalbaseret THz-TDS-spektrometer er fasetilpasning mellem den genererende (detekterende) optiske impuls og det genererede (detekterede) THz-signal.Ikke desto mindre har de ikke-lineære krystaller, der er egnede til THz-spektroskopiapplikationer, stærke optiske fononresonanser i THz-området, den stærke spredning af THz brydningsindeks begrænser fasetilpasningsfrekvensområdet.
Tykke ikke-lineære krystaller giver THz-optisk fasetilpasning omkring et smalt frekvensbånd. De understøtter kun en brøkdel af båndbredden af den genererende (detekterende) laserimpuls, da optiske og THz-signaler oplever større walk-off over lange co-udbredelsesafstande.Men den genererede (detekterede) spidssignalstyrke er generelt høj for lang co-udbredelsesafstand.
Tynde ikke-lineære krystaller giver god THz-optisk fasetilpasning inden for den fulde båndbredde af den genererende (detekterende) laserimpuls, men den genererede (detekterede) signalstyrke er normalt lille, fordi signalstyrken er proportional med de THz-optiske co-udbredelsesafstande .
For at give en bredbåndsfasetilpasning i THz-generering og -detektion og samtidig holde frekvensopløsningen høj nok, har DIEN TECH med succes udviklet refraktiv kombineret ZnTe-krystal - en 10µm tykkelse (110) ZnTe-krystal på en (100)ZnTe trække fra.I sådanne krystaller er den THz-optiske co-udbredelse kun afgørende inden for <110>-delen af krystallen, og de multiple refleksioner skal spænde over den fulde kombinerede krystaltykkelse.
