时间分辨太赫兹近场时域光谱系统

风云

荷兰基础能源研究所（DIFFER）近日搭建一种基于近场探针的时间分辨太赫兹近场时域光谱系统（TR-THz-NF），测量半导体光电导率，突破太赫兹频率衍射极限，在0.5THz空间分辨率达到λ/10。该分辨率仅受近场探针限制，不受光束聚焦程度的限制。文章发表在最新一期OPTICS  EXPRESS期刊（文末可提供下载地址）。



图1. TR-THz-NF实验原理

如图1所示，该时间分辨太赫兹近场时域光谱系统（TR-THz-NF）基于德国Menlosystems的Tera K15时域光谱系统和德国Protemics的近场探针。激光器采用基于figure 9®锁模技术的掺饵光纤放大器，可同时输出1560nm和780nm两个波长，1560nm波长输出功率可达500mW，重复频率100MHz，脉冲宽度<90fs。约20mW的1560nm激光激发InGaAs光电导天线产生太赫兹脉冲，>250mW的780nm激光小部分用于激发近场探针，大部分用于GaAs材料激发。



图2. Mnelosystems Tera K15时域光谱系统



图3. Protemics近场探针

文章中专门提到采用Dove棱镜构造全内反射的结构，使780nm泵浦光束以大于临界角的角度入射GaAs表面，避免大功率泵浦光或散射光对探针造成损坏。



图4. 测试样品的全内反射结构



图5. GaAs材料对太赫兹的透过率随泵浦时间的变化

美克锐科技目前在国内已交付两套时间分辨太赫兹时域光谱系统，其中一套与该文章采用一样的方案，基于Menlosystems的Tera   K15时域光谱系统，另一套则采用大功率的Ti:Sapphire激光器作为泵浦源，具有泵浦能量高（mJ级）、重复频率低（KHz）、脉宽短（<50fs）的特点。该两套系统后续均会进一步搭建近场检测模块，美克锐科技可根据用户需求提供全套解决方案。



图6. 高泵浦功率时间分辨太赫兹光谱系统原理框图



图7. 高泵浦功率时间分辨太赫兹光谱系统搭建实景

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https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-26-24-32118#Abstract

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