THz−TDS検出材料を用いた

概要とアプリケーション

テラヘルツ時間領域分光技術（THz−TDS）は、材料を特性化し、テラヘルツ周波数範囲内の特性を分析するための技術である。この周波数範囲は、工業関連材料の多くが半透明であり、かつ/または明らかなスペクトル特徴を有し、それによってそれらを識別することができるため、特に注目されている。テラヘルツ時間領域分光技術の動作原理は、テラヘルツ放射短パルスを放射し、パルスがサンプルを通過して戻ってくるのに必要な時間を測定することである。リターンパルスの特性を分析することにより、サンプル成分、構造及び動的変化に関する価値ある情報を得ることができる。

自動車業界では、テラヘルツ時間領域分光技術を用いて非接触で自動車塗料の厚さを測定している。これらの測定は、コーティングの不均一性、不均一性、階層化などの潜在的な問題を検出するために、品質管理を確保するために重要である。同様に、テラヘルツ時間領域分光法を用いて、航空機上の機能性コーティング、例えば防食コーティングまたは熱バリアコーティングを検査することができる。しかし、それは他の分野でも有用である：半導体、ポリマー、セラミックス、複合材料を含む様々な材料の光学的および電子的特性を研究するために使用することができる。これらの材料の屈折率、電気伝導率、その他の重要なパラメータを決定するのに役立ちます。

主な課題

高性能テラヘルツ時間領域分光（THz−TDS）システムを実現するための重要な課題の1つは光遅延走査である。従来、機械的遅延テーブルが使用されているが、スキャン速度とスキャン範囲の間でトレードオフを行う必要があることが多い。これらの機械台を長距離で急速に移動させることは重大な課題である。

テラヘルツ時間領域分光法の応用はしばしば厚い光学系の検出に関連し、これらのシステムでは反射光間に大きな光学遅延が存在する。他の場合には、所望のスペクトル特徴を識別するのに十分なスペクトル分解能が必要である。高速光遅延走査は、この2つのニーズを満たすために重要な役割を果たしています。

高速光遅延走査により、テラヘルツ時間領域分光システムは、高速点走査用途や、短時間で大面積表面を検出する必要がある工場に適用することができる。これらのシナリオでは、機械的光学遅延走査は、一般に高スループット性能を達成することが困難である。

私たちの強み

単一キャビティ二重コームレーザは、高速で正確な光遅延走査を実現するために注目される解決策を提供し、機械的遅延段の限界を解消した。K 2レーザを用いることにより、THz−TDSシステムの性能と汎用性を大幅に向上させることができる。

単一共振器二重コームレーザにより駆動されるTHz−TDSシステムにおける光遅延走査パラメータの図示。長さ1/frepの光遅延走査は、1/Δfrep毎に1回繰り返され、2つの櫛形繰返し周波数frepの離調Δfrepによって与えられる。

単一共振器二重コームレーザにおいて一般的なノイズ抑制により、時間軸における10フェムト秒超の精度が確保される。このようなパルス遅延の正確な制御は、高分解能スペクトルと材料特性の正確な測定を実現した。K 2レーザのギガヘルツ繰返し速度は、ナノ秒レベルの光遅延走査を実現することができる。これは、長遅延走査要件を有するアプリケーションとよく一致する。しかし、低繰返し速度二重レーザシステムの典型的な場合のように、信号のない領域で測定時間を無駄にすることは避けられます。

さらに、単一共振器二重コームレーザの短パルス（＜100 fs）特性は、THz−TDSの広いスペクトルカバーに寄与する。K 2レーザによって生成された周波数コームは、高効率光伝導アンテナ（PCA）の助けを得て広帯域THzパルスに変換され、広帯域幅内に詳細なスペクトル情報を提供することができる。THz周波数におけるこのような総合的特徴づけ能力は、材料の特定の分子および構造的特徴を識別することができる。

K 2 Photonicsによる材料検出の利点

•スキャン速度が速い

K 2−1000レーザは、10 kHzを超える速度で1 nsの顕著な光遅延範囲を走査するために使用することができる。

•精度が高い

単一空洞構造と共雑音抑制は、光遅延走査中の時間軸全体のフェムト秒レベルの精度を確保する。

•小型

機械的遅延線を必要とせず、高性能THz-TDS設定の実現を大幅に簡略化した。

•感度が高い

単一キャビティ二重コームレーザは、長遅延範囲内で光学遅延走査を提供することができ、高分解能測定や厚く複雑なサンプルの検査に最適である。