使用 THz-TDS 檢測材料

簡介和應(yīng)用

太赫茲時域光譜技術(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)。這個頻率范圍特別受關(guān)注，因為許多與工業(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行識別。太赫茲時域光譜技術(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)變化的有價值信息。

在汽車行業(yè)，太赫茲時域光譜技術(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，太赫茲時域光譜技術(shù)可用于檢查飛機上的功能性涂層，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)

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

太赫茲時域光譜應(yīng)用經(jīng)常涉及對厚光學系統(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延遲掃描對于滿足這兩個需求都起著至關(guān)重要的作用。

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

我們的優(yōu)勢

單腔雙梳激光器為實現(xiàn)快速精確的光學延遲掃描提供了一種引人注目的解決方案，消除了機械延遲級的局限性。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)中的光學延遲掃描參數(shù)的圖示。長度為1/frep的光學延遲掃描每1/Δfrep重復(fù)一次，由兩個梳狀重復(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間軸上的超10飛秒精度。這種對脈沖延遲的精確控制實現(xiàn)了高分辨率光譜和材料特性的準確測定。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)域浪費測量時間，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 的顯著光學延遲范圍。

• 精度高

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

• 體積小

無需機械延遲線，大大簡化了高性能 THz-TDS 設(shè)置的實現(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。