使用 THz-TDS 檢測材料

簡介和應用

太赫茲時域光譜技術（THz - TDS）是一種用于表征材料并分析其在太赫茲頻率范圍內特性的技術。這個頻率范圍特別受關注，因為許多與工業相關的材料是半透明的，并且/或者具有明顯的光譜特征，從而能夠對它們進行識別。太赫茲時域光譜技術的工作原理是發射太赫茲輻射短脈沖，并測量脈沖穿過樣品再返回所需的時間。通過分析返回脈沖的特性，可以獲得有關樣品成分、結構和動態變化的有價值信息。

在汽車行業，太赫茲時域光譜技術用于非接觸式測量汽車油漆厚度。這些測量對于確保質量控制以及檢測諸如涂層不均勻、不均勻性和分層等潛在問題至關重要。同樣，太赫茲時域光譜技術可用于檢查飛機上的功能性涂層，如防腐涂層或熱障涂層。但它在其他領域也很有用：可用于研究各種材料的光學和電子特性，包括半導體、聚合物、陶瓷和復合材料。它有助于確定這些材料的折射率、電導率和其他重要參數。 

主要挑戰

實現高性能太赫茲時域光譜（THz - TDS）系統的關鍵挑戰之一是光學延遲掃描。傳統上，人們使用機械延遲臺，但它們往往需要在掃描速度和掃描范圍之間進行權衡。讓這些機械臺在長距離上快速移動是一項重大挑戰。

太赫茲時域光譜應用經常涉及對厚光學系統的檢測，在這些系統中，反射光之間存在較大的光學延遲。在其他情況下，則需要足夠的光譜分辨率來分辨所需的光譜特征。快速光學延遲掃描對于滿足這兩個需求都起著至關重要的作用。

借助快速光學延遲掃描，太赫茲時域光譜系統可應用于快速點掃描應用以及需要在短時間內檢測大面積表面的工廠。在這些場景中，機械光學延遲掃描通常難以實現高通量性能。

我們的優勢

單腔雙梳激光器為實現快速精確的光學延遲掃描提供了一種引人注目的解決方案，消除了機械延遲級的局限性。通過使用K2激光器，可以顯著提高THz-TDS系統的性能和通用性。

由單腔雙梳激光器驅動的THz-TDS系統中的光學延遲掃描參數的圖示。長度為1/frep的光學延遲掃描每1/Δfrep重復一次，由兩個梳狀重復頻率frep的失諧Δfrep給出。

單腔雙梳激光器中常見的噪聲抑制確保了時間軸上的超10飛秒精度。這種對脈沖延遲的精確控制實現了高分辨率光譜和材料特性的準確測定。K2激光器的千兆赫重復率能夠實現納秒級的光學延遲掃描。這與具有長延遲掃描需求的應用非常匹配。但它避免了在沒有信號的區域浪費測量時間，就像低重復率雙激光系統的典型情況一樣。

此外，單腔雙梳激光器的短脈沖（<100fs）特性有助于THz-TDS的寬光譜覆蓋。K2激光器產生的頻率梳可以在高效光電導天線（PCA）的幫助下轉換為寬帶THz脈沖，在寬帶寬內提供詳細的光譜信息。THz頻率下的這種綜合表征能力能夠識別材料的特定分子和結構特征。

K2 Photonics用于檢測材料的優勢

• 掃描速度快

K2-1000 激光器可用于以超過 10 kHz 的速度掃描 1 ns 的顯著光學延遲范圍。

• 精度高

單腔結構和共噪聲抑制確保了整個光學延遲掃描過程中時間軸上的飛秒級精度。

• 體積小

無需機械延遲線，大大簡化了高性能 THz-TDS 設置的實現。

• 靈敏性高

單腔雙梳激光器可在長延遲范圍內提供光學延遲掃描，非常適合高分辨率測量或檢查厚而復雜的樣品。