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THz 시간 영역 분광학

관련 제품 : UHF-BOX , UHFLI , HF2LI , MFLI

응용기술 설명

Schematic of THz Time Domain Spectroscopy Application

THz 시간 영역 분광학 은 0.1THz에서 수십 THz의 주파수 범위 내에서 복잡한 주파수 응답을 측정하여 재료를 특성화하는 데 사용됩니다. 해당 영역에서 고체 상태 물질의 전자 및 음성 여기와 같은 다양한 기본 공명을 관찰하는 것이 가능합니다.

재료의 복잡한 주파수 응답을 측정하기 위해 맞춤형 스펙트럼의 THz 과도 현상이 비선형 프로세스의 극초단 펌프 펄스에 의해 생성됩니다. 샘플과의 상호 작용은 과도 현상을 변화한 다음 반사되거나 투과됩니다. 결과 파형은 전기 광학 샘플링 또는 광전도 안테나을 기반으로 하는 비선형 기술을 사용하여 극초단 프로브 펄스에 의해 감지되어 순간 전기장이 드러납니다. 프로브 펄스와 THz 필드 사이의 시간 지연은 전자기장의 진폭과 위상에서 파형을 완전히 재구성할 수 있도록 변경됩니다. 다른 초고속 광학 기술(예: 펌프 프로브 분광학 )과 유사하게 시간 분해능은 광검출기 혹은 측정 전자 장치의 대역폭이 아니라 프로브 레이저 펄스의 지속 시간에 의해 결정됩니다. 이것은 THz 시간 영역 분광학 이 하위 주기 시간 분해능으로 THz 파동 패킷의 변화를 발견할 수 있음을 의미합니다.

측정 전략

프로브 펄스의 THz 필드에 의해 유도된 신호 변화는 미세합니다. 이 신호를 복구하려면 높은 신호-잡음비(SNR), 민감한 전자 장치 및 평균화가 필요합니다. 이는 일반적으로 수 kHz에서 수백 MHz 사이인 변조 주파수를 기반으로 수행됩니다. 두 가지 일반적인 접근 방식은 다음과 같습니다.

  • 박스카 평균기와 함께 빠른 광검출기를 사용하여 프로브 펄스의 짧은 듀티 사이클을 활용합니다. 이 방법은 노이즈만 있는 부분을 제외하고 신호가 존재하는 기간의 부분으로 측정을 제한합니다. 가장 높은 SNR에 대한 액세스를 제공하지만 감지 전자 장치에 대한 요구 사항이 매우 높습니다.
  • 또 다른 전략은 신호가 전체 기간에 걸쳐 분포되어 사인파에 가깝도록 광검출기의 대역폭을 제한하는 것입니다. 그런 다음 신호 감지를 위해 락인앰플리파이어를 사용할 수 있습니다. 이는 모든 비동기식 잡음 성분이 효율적으로 제거된다는 점을 감안할 때 충분한 SNR을 보장합니다.

취리히인스트루먼트 선택의 이점

  • 취리히인스트루먼트 를 사용하면 두 가지 측정 전략 을 모두 추구할 수 있습니다. 둘 다 UHFLI에서 동시에 실행될 수 있고 직접 비교할 수 있습니다. 반복률이 낮은 실험의 경우 HF2LI 또는 MFLI가 두 번째 접근 방식에 대한 매력적인 대안입니다.
  • UHF-BOX는 고유한 동기식 박스카 평균기 입니다. 즉, 레이저 펄스와 동기화되지 않은 모든 노이즈 소스를 거부합니다.
  • UHF-BOX는 데드 타임 없이 데이터를 수집하므로 필요한 측정 시간을 최소화합니다.
  • 주기적 파형 분석기를 사용하면 기본 신호에 대한 고도로 평균화된 그림을 얻을 수 있습니다. 이는 박스카 창을 최적으로 정의하는 데 도움이 됩니다.
  • 설정에서 매초 펌프 펄스를 "비워둘" 수 있는 경우 배경 빼기 기능을 사용하면 신호의 배경 잡음 및 DC 이동과 독립적으로 측정을 수행할 수 있습니다.

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