STFT Flat-Top THz Source

Warum das Flat-Top zählt — Übliche Terahertz-Quellen bilden bei einer Frequenz eine Spitze und fallen zu beiden Seiten ab, sodass eine Messung am Maximum stark und überall sonst verrauscht ist. Ein Flat-Top hält nutzbare Stärke über das gesamte Band — ein Scan, gleichmässige Qualität, keine bevorzugte Farbe.

Vier Konfigurationen — Anregung und Abfrage können jeweils der Terahertz-Puls oder der Laser sein, und der Aufbau ist so angelegt, dass alle vier Kombinationen ohne Umbau erreichbar sind. Die Wahl bestimmt, was Sie erfahren. Der Laser adressiert Elektronen über die Bandlücke hinweg; das Terahertz-Feld adressiert, was sich langsam bewegt — Ladungsträger, Phononen, Spins, Bindungen.

Zwei Fokusstationen, in beide Richtungen nutzbar — Welche Konfiguration Sie auch fahren, die Strahlen treffen sich in einem von zwei Foki. Station 1 ist der enge Fokus, kleinster Spot und stärkstes Feld, bei 0.14 mm. Station 2 ist die Probenstation, mit mehr Raum um die Probe, bei 0.26 mm.

Wie das Feld gemessen wird — Ein starker Terahertz-Puls verzerrt kurzzeitig einen Diamantkristall, und die Höhe der resultierenden Kerr-Rotation ergibt die Feldstärke direkt, ohne Leistungsmessgerät. Das Verfahren wurde gegen eine vollständig unabhängige Kalibrierung an einer anderen Quelle geprüft; beide stimmten auf etwa 8 % überein. Zur Einordnung: 10 MV/cm ist vergleichbar mit dem Feld, das Elektronen an Atome bindet — deshalb kann der Puls ein Material antreiben und nicht nur abfragen.

Elektronen beim Einschalten beobachten — Das Durchfahren der Verzögerung zwischen den beiden Pulsen macht die horizontale Achse zu einer Uhr. In einem Halbleiter, der leitfähig wird, fällt das Signal um mehr als 90 %, sobald die Elektronen erscheinen, und die Flanke ist schmaler als eine Pikosekunde — schnell genug, um das Schalten selbst zu verfolgen, nicht nur seine Nachwirkungen.

Durch Dinge hindurchsehen — Terahertz-Licht durchdringt Kunststoff, Papier, Keramik und Kleidung, wird aber von Metall und Wasser gestoppt. Das macht es nützlich, um in verschlossene Verpackungen, Beschichtungen und Verbundwerkstoffe hineinzusehen, ohne sie zu öffnen oder zu beschädigen. Das STFT-Flat-Top hilft auch hier — jede Frequenz im Band kommt mit nutzbarem Signal an, sodass der Kontrast abseits einer bevorzugten Farbe nicht zusammenbricht.