THz generáció
ZnTe kristályok
A modern THz-es időtartomány-spektroszkópiában (THz-TDS) az elterjedt megközelítés az ultrarövid lézerimpulzusok optikai egyenirányításával (OR) történő THz-es impulzusok generálása, majd a szabad térbeli elektro-optikai mintavételezés (FEOS) detektálása különleges orientációjú nemlineáris kristályokban. .
Az optikai egyenirányítás során a beeső erős lézerimpulzus sávszélessége a THz-es emisszió sávszélességévé alakul, miközben az optikai és a THz-es jel együtt terjed a nemlineáris kristályon.
A FEOS-ban mind a THz-es, mind a gyenge szonda lézerimpulzusok együtt terjednek a nemlineáris kristályon, ami a speciálisan előpolarizált szonda lézerimpulzusának THz-es mező által indukált fáziskésleltetéséhez vezet.Ez a fáziskésleltetés arányos a detektált THz-es jel elektromos térerősségével.
Optikailag érintkező ZnTe kristályok
10x10x(1+0,01)mm
A <110> kristály orientációjú nemlineáris kristályok, mint például a ZnTe, normál előfordulási gyakorisággal alkalmazhatók OR-ben és FEOS-ban.A <100> orientációjú kristályok azonban nem rendelkeznek olyan nemlineáris tulajdonságokkal, amelyek az OR és FEOS esetében szükségesek, bár lineáris THz-jük és optikai tulajdonságaik megegyeznek a <110> orientált kristályokéval. A sikeres THz generálás vagy detektálás követelményei egy ilyen nemlineáris kristály alapú THz-TDS spektrométerben fázisillesztés történik a generáló (detektáló) optikai impulzus és a generált (detektált) THz jel között.Ennek ellenére a THz spektroszkópiai alkalmazásokhoz alkalmas nemlineáris kristályok erős optikai fononrezonanciával rendelkeznek a THz tartományban, a THz törésmutató erős diszperziója korlátozza a fázisillesztési frekvencia tartományt.
A vastag nemlineáris kristályok THz-optikai fázisillesztést biztosítanak egy keskeny frekvenciasáv körül. A generáló (észlelő) lézerimpulzus sávszélességének csak egy töredékét támogatják, mivel az optikai és THz-es jelek nagyobb súrlódást tapasztalnak hosszú együttterjedési távolságokon.De a generált (észlelt) csúcsjel erőssége általában magas a hosszú együttterjedési távolság esetén.
A vékony nemlineáris kristályok jó THz-optikai fázisillesztést biztosítanak a generáló (detektáló) lézerimpulzus teljes sávszélességén belül, de a generált (detektált) jelerősség általában kicsi, mivel a jelerősség arányos a THz-optikai együttterjedési távolságokkal. .
Annak érdekében, hogy széles sávú fázisillesztést biztosítson a THz-generálásban és detektálásban, és egyidejűleg a frekvenciafelbontást is kellően magasan tartsa, a DIEN TECH sikeresen kifejlesztette a fénytörő kombinált ZnTe kristályt – egy 10 µm vastagságú (110) ZnTe kristályt (100) ZnTe-n. kivonni.Az ilyen kristályokban a THz-optikai együttterjedés csak a kristály 110-es részén döntő, és a többszörös visszaverődésnek át kell terjednie a teljes kombinált kristályvastagságon.
