Détection de matériaux avec THz - TDS

Introduction et applications

La technique de spectroscopie dans le domaine temporel Térahertz (THz - TDS) est une technique utilisée pour caractériser les matériaux et analyser leurs propriétés dans la gamme de fréquences Térahertz. Cette gamme de fréquences est particulièrement préoccupante car de nombreux matériaux industriels sont translucides et / ou présentent des caractéristiques spectrales distinctes permettant de les identifier. La technique de spectroscopie dans le domaine temporel Térahertz fonctionne en émettant de courtes impulsions de rayonnement Térahertz et en mesurant le temps qu'il faut à l'impulsion pour traverser l'échantillon et revenir. En analysant les caractéristiques des impulsions de retour, il est possible d'obtenir des informations précieuses sur la composition, la structure et les changements dynamiques de l'échantillon.

Dans l'industrie automobile, la technologie de spectroscopie dans le domaine temporel Térahertz est utilisée pour mesurer l'épaisseur de peinture automobile sans contact. Ces mesures sont essentielles pour assurer le contrôle de la qualité et détecter les problèmes potentiels tels que l'hétérogénéité, l'hétérogénéité et la stratification du revêtement. De même, la technique de spectroscopie dans le domaine temporel Térahertz peut être utilisée pour inspecter des revêtements fonctionnels sur des aéronefs, tels que des revêtements anticorrosion ou des revêtements de barrière thermique. Mais il est également utile dans d'autres domaines: il peut être utilisé pour étudier les propriétés optiques et électroniques de divers matériaux, y compris les semi - conducteurs, les polymères, les céramiques et les matériaux composites. Il aide à déterminer l'indice de réfraction, la conductivité et d'autres paramètres importants de ces matériaux.

Les principaux défis

L'un des principaux défis de la mise en œuvre d'un système de spectroscopie Térahertz dans le domaine temporel (THz - TDS) haute performance est le balayage optique retardé. Traditionnellement, les gens utilisent des tables à retard mécaniques, mais ils ont tendance à avoir besoin d'un compromis entre la vitesse de balayage et la portée du balayage. Permettre à ces tables mécaniques de se déplacer rapidement sur de longues distances est un défi majeur.

Les applications de spectroscopie dans le domaine temporel Térahertz impliquent souvent la détection de systèmes optiques épais dans lesquels il existe un retard optique important entre la lumière réfléchie. Dans d'autres cas, une résolution spectrale suffisante est alors nécessaire pour distinguer les signatures spectrales requises. Le balayage à retard optique rapide joue un rôle essentiel pour répondre à ces deux besoins.

Grâce au balayage optique à retard rapide, les systèmes de spectroscopie dans le domaine temporel Térahertz peuvent être appliqués aux applications de balayage ponctuel rapide ainsi qu'aux usines qui doivent détecter de grandes surfaces en peu de temps. Dans ces scénarios, le balayage retardé mécano - optique est souvent difficile à réaliser avec des performances à haut débit.

Nos avantages

Les lasers mono - cavité à double peigne offrent une solution convaincante pour obtenir un balayage optique rapide et précis du retard, éliminant les limites des étages de retard mécanique. En utilisant un laser K2, les performances et la polyvalence du système THz - TDS peuvent être considérablement améliorées.

Illustration des paramètres optiques de balayage retardé dans un système THz - TDS piloté par un laser mono - cavité à double peigne. Un balayage optique retardé de longueur 1 / FREP est répété tous les 1 / δfrep, donné par un désaccord δfrep des deux fréquences de répétition en peigne FREP.

La suppression du bruit couramment observée dans les lasers à double peigne à cavité unique garantit une précision supérieure à 10 femtosecondes sur l'axe des temps. Ce contrôle précis du retard d'impulsion permet une détermination précise des caractéristiques spectrales et matérielles à haute résolution. Le taux de répétition gigahertz du laser K2 permet un balayage optique retardé de l'ordre de la nanoseconde. Cela correspond parfaitement aux applications qui ont des besoins de numérisation à longue latence. Mais cela évite de perdre du temps de mesure dans des zones où il n'y a pas de signal, comme c'est typique des systèmes à double laser à faible taux de répétition.

De plus, la caractéristique des impulsions courtes (< 100 FS) des lasers à double peigne monocavité contribue à une large couverture spectrale du THz - TDS. Le peigne de fréquence généré par le laser K2 peut être converti en impulsions THz à large bande à l'aide d'une antenne photoconductrice (PCA) à haut rendement, fournissant des informations spectrales détaillées dans une large bande. Cette capacité de caractérisation complexe à la fréquence THz permet d'identifier les caractéristiques moléculaires et structurelles spécifiques d'un matériau.

Avantages de K2 Photonics pour la détection de matériaux

• numérisation rapide

Le laser K2 - 1000 peut être utilisé pour balayer une plage de retard optique significative de 1 NS à des vitesses supérieures à 10 kHz.

• haute précision

La structure à cavité unique et la suppression de co - bruit assurent une précision de niveau femtoseconde sur l'axe des temps tout au long du processus de balayage optique retardé.

• petite taille

Aucune ligne à retard mécanique n'est nécessaire, ce qui simplifie considérablement la mise en œuvre de configurations THz - TDS hautes performances.

• haute sensibilité

Le laser à double peigne à cavité unique offre un balayage optique retardé sur une longue plage de latence, idéal pour les mesures à haute résolution ou l'examen d'échantillons épais et complexes.