儀器簡介：
介紹：
太赫茲和亞太赫茲頻段(100GHz-10THz)正好*了電磁波譜的毫米波與紅外波譜間的空白，除了太赫茲吸收或反射光譜，生物或其它物體的成像，太赫茲X線斷層攝影術(shù)，超快太赫茲探針光譜儀方面是被研究的熱點外，在半導(dǎo)體、醫(yī)學(xué)及安全生產(chǎn)方面同樣有廣闊的應(yīng)用前景。
EKSPLA’s太赫茲光譜分析系統(tǒng)對于擴展系統(tǒng)容量到太赫茲頻段的研究者來說是一個非常好的工具。

THz時域光譜分析：
典型的THz時域光譜學(xué)系統(tǒng)如圖1，用亞皮秒的太赫茲脈沖透過樣品，再經(jīng)一段對稱的自由空間后由探測器接收，測量由此產(chǎn)生的電磁場強度隨時間的變化（利用傅立葉變換獲得頻域上幅度和相位的變化量），進而得到樣品的信息。
該系統(tǒng)包括超快泵浦激光，光電導(dǎo)天線THz發(fā)射器和探測器，泵浦激光光束導(dǎo)向，伴隨控制器的機械化的延遲線，鎖定放大器和裝有實驗觀察軟件計算機，由計算機來獲取實驗數(shù)據(jù)。
典型的數(shù)據(jù)收集的例子如圖2，發(fā)射與探測器間沒有放置樣品時探測的THz脈沖波行和它的傅立葉光譜。

通用性：
該系統(tǒng)的設(shè)置很容易得到改進。Ekspla提供了四種設(shè)備供選擇，分別用于傳輸、反射、成像或泵浦探針探測。zui基礎(chǔ)(也是zui簡單的)的設(shè)備是用于傳輸探測。以后可以訂購其它光學(xué)設(shè)備進行系統(tǒng)升級。

THz反射系數(shù)：
對于安全應(yīng)用，像無損材料檢測或細微水痕探測，研究它的反射光譜是很重要的，多種材料在THz范圍的反射率可以用光反射系數(shù)測量設(shè)備記錄下來。THz光的入射角可以進行30-50度范圍的調(diào)整。紅光導(dǎo)向光束有利于THz輻射定位樣品和樣品表面的取向。因為我們的THz發(fā)射器提供了極化輸出，系統(tǒng)可以根據(jù)垂直或水平極化測量進行配置。

THz泵浦探針實驗：
飛秒激光器的引入為研究半導(dǎo)體中超快過程的非平衡動態(tài)力學(xué)提供了手段?；诖耍獗闷?光學(xué)探針技術(shù)的應(yīng)用非常普遍。在采用光泵浦探針技術(shù)的試驗中，樣品一面被超短的強激光脈沖照射，激發(fā)出自由電信號，同時一束相對較弱的泵浦信號光從另一面射入，這束THz波改變了樣品的光學(xué)性質(zhì)。與純粹的光學(xué)探針技術(shù)恰恰相反—研究發(fā)現(xiàn)THz泵浦脈沖在半導(dǎo)體的級帶上是非共振的，這就避免了自由電子動力學(xué)領(lǐng)域試驗中許多人工的假象干擾，可以放心地直接作為探針應(yīng)用于光泵浦-光學(xué)探針系統(tǒng)。

THz成像：
太赫茲射線能夠深入到許多有機材料內(nèi)部而不傷害材料，這個特長使太赫茲成像非常適合用來測量生物樣品。樣品的像可以通過光柵掃描獲得，可獲得的圖形分辨率大約1mm。

軟件：
實驗觀測是基于軟件所獲得的數(shù)據(jù)。該軟件可以用來參照光譜的探測和傳輸系數(shù)的計算。得到的數(shù)據(jù)可以保存在硬盤，之后通過專門的軟件進行分析。分離的有效器件有利于THz系統(tǒng)的裝備，可以控制鎖定放大器和其它的設(shè)備。
1.6GHz奔騰4系列的微處理器筆記本電腦可以用來系統(tǒng)控制。
為了比較容易的綜合或修正，我們可以提供實驗觀察源代碼。

THz組件：
THz發(fā)射器和探測器是任何THz系統(tǒng)的核心組件。Ekspla生產(chǎn)的THz發(fā)射和接收器均集成了低溫環(huán)境下生長的GaAs(LT-GaAs)晶體材料光電導(dǎo)天線（含微波傳輸帶）和THz透鏡，安置在X-Y調(diào)整架中。半導(dǎo)體中的電子遷移率和誘捕時間這兩個技術(shù)指標分別決定了光電導(dǎo)天線在發(fā)射器和接收器上的表現(xiàn)。LT-GaAs是zui適于太赫茲應(yīng)用的材料之一，因為它有*的電子遷移率、較快的電信號捕獲時間、很高的擊穿電壓以及高抗性。另外，我們在低溫環(huán)境生長GaAs的過程中采用了一種特別的技術(shù)，使得光電激發(fā)壽命獲得了一個遠寬于正常的可控波譜范圍：從低于100fs 一直到100ps。光電導(dǎo)天線的幾何設(shè)計，THz透鏡組的參數(shù)的準確選擇和低溫GaAs晶體外延法生長過程選擇哪類材料的附著層，這些都是非常關(guān)鍵的因素。我們在保留*的帶寬情況下，通過優(yōu)化還能輸出zui高能量的THz輻射。比較典型的THz輻射輸出能量超過10μW，當鎖模超快激光泵浦時能量輸出達到100mW，脈寬150fs。探測系統(tǒng)的FWHM帶寬超過700 GHz時，可用光譜范圍為0.1-3THz。

選項
凈化箱 移動水蒸氣吸收在1.5-3 THz范圍
反射系數(shù)測量 可以進行反射光譜探測
光泵浦THz探針 可以對半導(dǎo)體及其它材料進行超快泵浦探針光譜分析
2D樣品成像 可以獲得樣品圖象
實時光譜獲取 快的光延遲線使得實時光譜記錄
實驗觀察源代碼




技術(shù)參數(shù)：

參量 數(shù)據(jù) 說明

泵浦激光
輸出能量，mW >60
脈寬，fs >50 可選20fs型號
波長，nm 760-840
脈沖重復(fù)頻率，MHz 50-100 探索其它的脈沖重復(fù)頻率
光譜儀(傳輸模式)
光譜范圍，cm-1 6-100 或0.2-3THz
光譜分辨率，GHz >15 70ps的掃描窗口
精度，％ ±2 @0.6THz
動力學(xué)范圍 >1000:1 電場振幅@0.6THz
掃描范圍，ps 300 探索更長的掃描范圍


主要特點：
特性：
光譜范圍0.2-3THz
信噪比1000:1@0.6THz
光譜分辯率優(yōu)于15GHz
光反射系數(shù)測量
可選擇的光泵浦THz探針配置
應(yīng)用：
THz傳輸光譜分析
THz反射光譜分析
THz成像
光泵浦THz探針光譜儀