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cw Terahertz

Frequency-domain terahertz generation

   

連続波(CW)テラヘルツ波は高帯域幅半導体におけるいわゆる光学ヘテロダイン化によって得られます:2つのcwレーザの波長は正確にレーザの差周波数でテラヘルツ放射に変換されます。

コア構成要素は微細な金属 - 半導体 - 金属構造を持つ「フォトミキサー」であり近赤外線レーザ光はこの構造を2つの隣接する周波数で照射します。金属電極にバイアス電圧を印加するとビート周波数で振動する光電流が発生します。フォトミキサーを取り囲むアンテナはテラヘルツ差周波数で電磁波を放射します。この技術の利点は高分解能、スペクトル選択性、優れたダイナミックレンジと言えます。

最先端のフォトミキサーはGaAsまたはInGaAs / InPのいずれかに基づいており半導体バンドギャップよりも低いレーザー波長(すなわちそれぞれ約0.8μmまたは1.5μm)を必要とします。トプティカ社のTeraScanシステムは、正確に波長チューニング可能な半導体レーザー、デジタル制御エレクトロニクス、最新のGaAsまたはInGaAsフォトミキサー技術を組み合わせて構成されています。

レーザ側のシステムは分布帰還型半導体レーザー(DFB)を使用しています。この半導体レーザーはレーザ発振を単一縦モードに限定するためアクティブエリア内に回折格子構造を内蔵します。グレーティングピッチの温度チューニングにより非常に広い連続周波数スキャン(典型的には1000GHz /素子あたり)が得られます。適切な波長オフセットを有する2つのDFB半導体レーザーを選択することによりテラヘルツ差周波数を連続的に、例えば0から2 THzのレンジをスキャンすることが可能です。

 

 

  • Principle of frequency domain terahertz generation. The photomixer translates the laser beat into the terahertz wave.
  • Frequency-domain terahertz spectrum,  measured with the TeraScan 780.