T-SWEEPER
高速掃引レーザーは周波数分解能よりも測定速度が重要となる用途において、従来の分布帰還型(DFB)レーザーダイオードに代わる選択肢を提供します。その一例として、高速かつ広範囲に波長可変なレーザーと固定光源を組み合わせた FMCW(Frequency-Modulated Continuous-Wave)テラヘルツシステムがあります。
最先端のフォトミキサーを搭載したこのシステムは、2 THz を超える帯域幅のスペクトルを 15 ms 未満で取得することが可能です。パルス方式のシステムと同様に、トレース平均化を行うことでノイズフロアが低減され、その結果、使用可能な周波数範囲が広がります。例えば2分間の平均化を行うと帯域幅は 3.5 THz 以上に拡大します。ユーザーは制御ソフトウェア上で平均回数を簡単に設定できるため、測定速度を優先するか、あるいはダイナミックレンジや帯域幅を優先するかに応じてシステム性能を最適化できます。
パルス方式システムとの重要な違いとして、高速FMCWユニットはテラヘルツエミッターとして InGaAs ベースの p-i-n フォトダイオードを使用しています。その結果、スペクトルのピークは約 0.1 THzに位置し、パルス方式スペクトルの約 1.0 THz のピークと比べて大幅に低い周波数となります。この低いピーク周波数により多くのポリマー材料に対してより高い透過深さが得られるため、このシステムは厚みのあるサンプルの厚さ測定などの用途に特に適しています。
Your Benefits
最大毎秒70トレースという高速測定を実現しながら、2 THz の帯域幅をカバーします。高速なインライン検査に最適であり、ソフトウェア上で簡単に平均化処理を行うことで、測定速度と帯域幅・ダイナミックレンジのバランスを柔軟に調整することが可能です。また最大 500 Hz の測定レートにより、リアルタイムまたはそれに近いリアルタイム測定を実現します。
可動部品を持たない設計により、高い堅牢性と長期安定性を実現しています。またFMCWのコンセプトにより、真のマルチチャネル拡張性が可能となっており、その例として**世界初の8チャネル光電子式FMCWテラヘルツシステム(T-SWEEPER x8)**が実証されています。このシステムは、広い面積の検査、並列測定、さらには合成開口レーダー(Synthetic Aperture Radar)などの高度な測定コンセプトに最適です。
レーザーがパルスモードではなく連続波(CW)モードで動作するため、本システムではメインユニットとTHz測定ヘッドの間のファイバー接続(アンビリカルケーブル)の長さを、実質的に制限なく延ばすことが可能です。このため大規模な産業設備、狭小環境、あるいは長距離のリモートセンシングが必要な用途に最適です。
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Literature
Articles
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Laser-based terahertz generation & applications
Overview article by M. Lang et al. in Photonik International (2012)
Papers
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Ultrafast, high-bandwidth cw THz spectrometer for non-destructive testing
L. Liebermeister et al. in Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (2019) -
Optoelectronic frequency-modulated continuous- wave terahertz spectroscopy with 4 THz bandwidth
L. Liebermeister et al. in Nature Communications (2021) -
Recent progress of continuous-wave terahertz systems for spectroscopy, non-destructive testing, and telecommunications
S. Nellen et al., conference proceeding SPIE OPTO (2018) -
Industrial applications of terahertz sensing: State of play
M. Naftaly et al. in Sensors (2019)