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弗劳恩霍夫团队展示更低成本的太赫兹扫描仪
发布时间:2018-10-26 08:58:18 阅读:104

来源:optics.org; 电子科技大学红外毫米波与太赫兹研究院 许星星 编译

    在芝加哥IMTS展会上展出的“T-sweeper”仪器取代了昂贵的飞秒激光器。

'T-Sweeper': CW terahertz scanner

    德国弗劳恩霍夫海因里希赫兹研究所(HHI)的一个团队表示,他们的太赫兹扫描系统能够提供实时计量,并且所需成本远低于通常情况下与新兴技术相关的产品。

    位于柏林HHI的Bjorn Globisch实验室开发的“T-Sweeper”系统据称是第一个提供此类功能而不需要昂贵的飞秒激光源的系统。相反,该设备采用的是基于商用1.5μm连续波激光操作模式。

    1.5μm的优势

    太赫兹设备在计量和安全应用领域有着巨大的前景,因为所讨论的波长——在微波和红外波长之间——能够透过纸板、塑料和服装等材料,这意味着可以从外部检查袋子里的物品,或者通过其他不透明织物“看到”隐藏的武器。

    但是产生这样波长的光是困难的,并且通常是依赖于800nm的光激发半导体材料产生的。

    “这就是为什么我们开发了一个可以被波长为1.5μm的激光激发的半导体,”HHI的Globisch解释到。“这与光通信技术中的波长标准相匹配,这意味着有大量性价比高的光学元件和激光器可供使用。”

    通过使用来自Finisar等公司的标准电信设备,“T-Sweeper”仪器不再需要昂贵的飞秒源——HHI将其描述为当前太赫兹设备的“决定性成本因素”。

    相反,他们混合了两个连续波(CW)源的拍频信号,使得半导体器件能够将光转换成太赫兹辐射。HHI报道:“通过改变激光波长之间的关系,可以很容易地改变产生的太赫兹辐射的波长。”

    CW方法

    这意味着CW系统不需要验光元件,从而能够产生出更紧凑和更便宜的太赫兹系统设计。

    虽然HHI团队并不是第一个采用CW方法的团队,Globisch和他的同事们声称,他们在每秒进行几次测量的能力上取得了关键性突破——比之前证明的要快得多。“T-Sweeper”使用的是Finisar公司的一种“波形源”可编程激光器,它的输出波长可以非常快速地调节。

    他们说:“这将首次使得利用连续波太赫兹系统实时进行材料测试成为可能。”该团队的一些成员将参加下周在芝加哥举行的IMTS(国际制造技术展览会),通过现场演示来展示他们的能力,尽管他们在今年早些时候在旧金山举行的美国西部光电展上首次展示了他们的新方法。

    据称T-Sweeper比其他的CW太赫兹系统快两个数量级,每秒能捕捉8个光谱,每个光谱带宽超过2THz。然而,当9公斤重的扫描仪设置为“高分辨率”模式时,采集时间会增加到4分钟以上。

    涂层控制

    该技术的一个建议应用是涂层厚度测量——这是油漆和其他涂层质量控制检查的关键。传统的以电子探针为基础的计量技术适用于金属基体,但对于碳纤维增强塑料(CFRPs)等新型非导电复合工业材料,则需要其他方法。

    Globisch指出:“由于纤维增强复合材料在汽车、航空和风能领域的市场正在不断增长,对可靠的测量技术有很大的需求。”

    虽然超声波可以用于此类应用,但太赫兹技术有一个关键的优势,因为它提供了完全非接触式计量——这意味着涂层厚度可以在完全干燥之前进行检查。

    “此外,结果的质量不依赖于温度,多层系统可以直接解决,”HHI团队补充说。

    尽管目前太赫兹系统的价格明显高于超声波替代品,但Globisch认为,一旦新技术的批量生产得以实现,情况就会发生变化。

 
 

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