太赫茲器件簡介

太赫茲實驗系統和關鍵組件和一些知識點

THz時域光譜技術
THz成像技術
其他應用（雷達、生物化學、天文學、通信技術）

1. 特征
基于半導體的太赫茲發射源和探測器
光譜范圍0.1-3 THz
亞皮秒的時間分辨率
用電腦控制并完成數據分析

2. 應用
THz時域光譜技術
THz成像技術
THz探針
其他應用（雷達、生物化學、天文學、通信技術） 

3. 介紹
太赫茲和亞太赫茲的頻段（100GHz-10THz）正好填補現有物理學電磁波譜中毫米波和紅外線波段之間的這一段空白。被科學界戲稱為太赫茲“空隙”的這段光譜是非常有吸引力的，因為已經發現許多潛在的應用，除了我們下面將提到的三大主流研究方向外，在特殊物體成像、生物檢測以及先進通信系統等方面同樣具有十分廣闊的應用前景。

4. 太赫茲時域光譜分析（THz—TDS）

太赫茲時域光譜裝置 
典型的THz時域光譜學系統如圖1。用亞皮秒的太赫茲脈沖透過樣品，再經一段對稱的自由空間后由探測器接收，測量由此產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。這樣的測量方法已經成功地用于氣體和有機材料的測量。

核心產品太赫茲光譜儀

我們知道，太赫茲(THz)光具有一些獨特的性質。大部分材料及活體組織對于THz光來說都是半透明的并具備帶有其特征的“指紋譜”。此外，由于THz光譜還具有非離子化和輻射能量相對較低等特點，因而它又作為一種非常安全的檢測技術方法而越來越受到重視。

自2004年發布了第一臺商用化的THz光譜儀以來，TeraView生產出了一系列產品，如以TPI(TM)系統為核心而衍生出來的成像光譜儀。除此以外，我們還開發出了具備不同功能的專用分析軟件包，使得THz光譜的應用得以大幅度拓展，如牙醫輔助診斷、安防篩查、爆炸物及毒品等違禁物的檢測，等等。

5. 太赫茲成像（THz Imaging）
太赫茲射線能夠深入到許多有機材料內部而不傷害材料，這個類似于X射線的特長使太赫茲成像非常適合用來測量生物樣品。通過聚焦后的太赫茲光束來對樣品進行光柵掃描，這套工具包就能輕易的實現太赫茲成像。

6. 太赫茲泵浦探針試驗(Pump-Probe THz Experiments)
而飛秒激光器的引入為研究超快過程的非平衡動態力學提供了手段。在采用光泵浦探針技術的試驗中，樣品一面被超短的強激光脈沖照射，激發出自由電信號，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性質。與純粹的光學探針技術恰恰相反——研究發現THz泵浦脈沖在半導體的級帶上是非共振的，這就避免了自由電子動力學領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用于光泵浦-光學探針系統。

7. THz光譜應用組件
標準的成套工具包由：含光電導天線的THz發射和接收器、引導泵浦光路的光學組件、電機延遲線、給THz光路定向的光學鏡片、樣品臺、帶控制器的斬波器和鎖相放大器多部分組成。配置簡單靈活可應需更改，比如，把樣品臺安裝在X-Y電動調整架上即轉換成成像實驗用的裝置了。

8. THz 應用相關元件

THZ探測器  THz耗材配件
THz發射和接收器均集成了低溫環境下生長的GaAs晶體材料光電導天線（含微波傳輸帶）和一些THz透鏡，分別安置在兩個X-Y調整架當中。電子遷移率和誘捕時間這兩個技術指標分別決定了光電導天線在發射器和接收器上的表現。低溫環境生長的GaAs（LTG-GaAs）是適于太赫茲應用的材料之一，因為它有極高的電子遷移率、較快的電信號捕獲時間、很高的擊穿電壓以及高抗性。另外，我們在低溫環境生長GaAs的過程中采用了一種特別的技術，使得光電激發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！除了光電導天線的幾何設計，像THz透鏡組的參數的準確選擇和低溫GaAs晶體外延法生長過程選擇哪類材料的附著層，這些都是非常關鍵的因素。我們希望在保留帶寬情況下，通過優化還能輸出高能量的THz輻射。所克服的技術難點也正是這套工具包的價值所在。
就拿THz透鏡來說，這套THz發射和探測級所選配的透鏡，用了許多不同材料來滿足如此寬范圍的波長的輻射，一般來說，像絕緣材料和硅質都是比較常用的。鍍金的反射鏡則是保證THz“光束”準直和聚焦的重要元件。