连续波太赫兹

频域太赫兹信号产生

连续波太赫兹辐射是利用高带宽半导体中所谓的光学外差获得的:两台连续操作激光输出信号被转化为太赫兹辐射,频率为两者差频。

该方法的核心部件是光混合器,这是一种金属-半导体-金属的微观结构。在操作中需要用两个频率相近的近红外激光照射该结构。通过对金属电极施加偏压可产生以拍频振荡的光电流。光混合器周围的天线将以差频发射太赫兹电磁波。该技术的优点包括高分辨率,高光谱选择性,以及出色的动态范围值。

现有光混合器技术基于GaAs或InGaAs/InP材料,因此源头激光波长需要在半导体带隙对应波长范围以内 (分别为0.8 µm或1.5 µm左右)。TOPTICA的TeraScan系统将精确可调半导体激光器,数控电子器件同最新的GaAs或InGaAs/InP基光混合技术统筹在一起。

从激光器角度来看,该系统包括分布反馈式(DFB)二极管。这些二极管有源区内包含光栅,从而将激光出射频率稳定在目标值。光栅艰巨的热调节可提供非常宽的连续频率扫描(典型值1000 GHz/二极管)通过挑选两个波长差合适的DFB二极管,人们可以连续调制太赫兹差频,例如从0到2THz。

  • Principle of frequency domain terahertz generation. The photomixer translates the laser beat into the terahertz wave.