STFT Flat-Top THz Source

플랫탑이 중요한 이유 — 대부분의 테라헤르츠 광원은 한 주파수에서 치솟고 양옆으로 떨어지므로, 측정은 피크에서만 강하고 나머지 구간에서는 잡음이 많습니다. 플랫탑은 대역 전체에서 사용 가능한 세기를 유지합니다 — 한 번의 스캔, 균일한 품질, 치우친 색 없음.

4가지 구성 — 펌프와 프로브는 각각 테라헤르츠 펄스 또는 레이저가 될 수 있으며, 광학 벤치는 네 가지 조합 모두를 재구성 없이 쓸 수 있도록 배치되어 있습니다. 어떤 조합을 고르느냐가 무엇을 알아낼지를 결정합니다. 레이저는 밴드갭을 넘는 전자를 다루고, 테라헤르츠 전기장은 느리게 움직이는 것 — 캐리어, 포논, 스핀, 결합 — 을 다룹니다.

두 개의 집속 스테이션, 어느 방향이든 — 어떤 구성으로 운용하시든 빔은 두 초점 중 하나에서 만납니다. 스테이션 1은 타이트 포커스로, 스팟이 가장 작고 전기장이 가장 강하며 0.14 mm입니다. 스테이션 2는 시료 스테이션으로, 시료 주위 공간이 더 넓고 0.26 mm입니다.

전기장을 측정하는 방법 — 강한 테라헤르츠 펄스가 다이아몬드 결정을 순간적으로 변형시키고, 그때 생기는 Kerr 회전의 높이가 파워미터 없이 전기장 세기를 직접 알려줍니다. 이 방법은 다른 광원에서 완전히 독립적으로 수행한 교정과 대조하여 확인했으며, 두 결과는 약 8 % 이내에서 일치했습니다. 참고로 10 MV/cm는 전자를 원자에 붙들어 두는 전기장에 필적하며, 그래서 이 펄스는 물질을 단지 프로빙하는 데 그치지 않고 구동할 수 있습니다.

전자가 켜지는 순간 관찰하기 — 두 펄스 사이의 지연을 훑으면 가로축이 시계가 됩니다. 전도성으로 바뀌는 반도체에서는 전자가 나타나면서 신호가 90 % 넘게 떨어지고, 그 에지의 폭은 1 피코초 미만입니다 — 스위칭의 여파뿐 아니라 스위칭 자체를 따라갈 만큼 빠릅니다.

사물을 투시하기 — 테라헤르츠 광은 플라스틱, 종이, 세라믹, 의류를 통과하지만 금속과 물에서는 멈춥니다. 그래서 밀봉된 포장, 코팅, 복합재를 열거나 손상시키지 않고 내부를 들여다보는 데 유용합니다. 여기에서도 STFT 플랫탑이 도움이 됩니다 — 대역 안의 모든 주파수가 사용 가능한 신호로 도달하므로, 선호되는 한 색에서 벗어난다고 해서 대비가 무너지지 않습니다.