使用 THz-TDS 檢測材料

簡介和應(yīng)用

太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)（THz - TDS）是一種用于表征材料并分析其在太赫茲頻率范圍內(nèi)特性的技術(shù),。這個(gè)頻率范圍特別受關(guān)注，因?yàn)樵S多與工業(yè)相關(guān)的材料是半透明的,，并且/或者具有明顯的光譜特征,，從而能夠?qū)λ鼈冞M(jìn)行識別。太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)的工作原理是發(fā)射太赫茲輻射短脈沖,，并測量脈沖穿過樣品再返回所需的時(shí)間,。通過分析返回脈沖的特性,，可以獲得有關(guān)樣品成分、結(jié)構(gòu)和動態(tài)變化的有價(jià)值信息,。

在汽車行業(yè),，太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)用于非接觸式測量汽車油漆厚度。這些測量對于確保質(zhì)量控制以及檢測諸如涂層不均勻,、不均勻性和分層等潛在問題至關(guān)重要,。同樣，太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)可用于檢查飛機(jī)上的功能性涂層,，如防腐涂層或熱障涂層,。但它在其他領(lǐng)域也很有用：可用于研究各種材料的光學(xué)和電子特性，包括半導(dǎo)體,、聚合物,、陶瓷和復(fù)合材料。它有助于確定這些材料的折射率,、電導(dǎo)率和其他重要參數(shù),。 

主要挑戰(zhàn)

實(shí)現(xiàn)高性能太赫茲時(shí)域光譜（THz - TDS）系統(tǒng)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一是光學(xué)延遲掃描。傳統(tǒng)上,，人們使用機(jī)械延遲臺,，但它們往往需要在掃描速度和掃描范圍之間進(jìn)行權(quán)衡。讓這些機(jī)械臺在長距離上快速移動是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn),。

太赫茲時(shí)域光譜應(yīng)用經(jīng)常涉及對厚光學(xué)系統(tǒng)的檢測,，在這些系統(tǒng)中，反射光之間存在較大的光學(xué)延遲,。在其他情況下,，則需要足夠的光譜分辨率來分辨所需的光譜特征?？焖俟鈱W(xué)延遲掃描對于滿足這兩個(gè)需求都起著至關(guān)重要的作用,。

借助快速光學(xué)延遲掃描，太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)可應(yīng)用于快速點(diǎn)掃描應(yīng)用以及需要在短時(shí)間內(nèi)檢測大面積表面的工廠,。在這些場景中,，機(jī)械光學(xué)延遲掃描通常難以實(shí)現(xiàn)高通量性能。

我們的優(yōu)勢

單腔雙梳激光器為實(shí)現(xiàn)快速精確的光學(xué)延遲掃描提供了一種引人注目的解決方案,，消除了機(jī)械延遲級的局限性,。通過使用K2激光器，可以顯著提高THz-TDS系統(tǒng)的性能和通用性,。

由單腔雙梳激光器驅(qū)動的THz-TDS系統(tǒng)中的光學(xué)延遲掃描參數(shù)的圖示,。長度為1/frep的光學(xué)延遲掃描每1/Δfrep重復(fù)一次，由兩個(gè)梳狀重復(fù)頻率frep的失諧Δfrep給出,。

單腔雙梳激光器中常見的噪聲抑制確保了時(shí)間軸上的超10飛秒精度,。這種對脈沖延遲的精確控制實(shí)現(xiàn)了高分辨率光譜和材料特性的準(zhǔn)確測定。K2激光器的千兆赫重復(fù)率能夠?qū)崿F(xiàn)納秒級的光學(xué)延遲掃描,。這與具有長延遲掃描需求的應(yīng)用非常匹配,。但它避免了在沒有信號的區(qū)域浪費(fèi)測量時(shí)間，就像低重復(fù)率雙激光系統(tǒng)的典型情況一樣,。

此外,，單腔雙梳激光器的短脈沖（<100fs）特性有助于THz-TDS的寬光譜覆蓋。K2激光器產(chǎn)生的頻率梳可以在高效光電導(dǎo)天線（PCA）的幫助下轉(zhuǎn)換為寬帶THz脈沖,，在寬帶寬內(nèi)提供詳細(xì)的光譜信息,。THz頻率下的這種綜合表征能力能夠識別材料的特定分子和結(jié)構(gòu)特征。

K2 Photonics用于檢測材料的優(yōu)勢

• 掃描速度快

K2-1000 激光器可用于以超過 10 kHz 的速度掃描 1 ns 的顯著光學(xué)延遲范圍,。

• 精度高

單腔結(jié)構(gòu)和共噪聲抑制確保了整個(gè)光學(xué)延遲掃描過程中時(shí)間軸上的飛秒級精度,。

• 體積小

無需機(jī)械延遲線，大大簡化了高性能 THz-TDS 設(shè)置的實(shí)現(xiàn),。

• 靈敏性高

單腔雙梳激光器可在長延遲范圍內(nèi)提供光學(xué)延遲掃描,，非常適合高分辨率測量或檢查厚而復(fù)雜的樣品。