Generazione THz
Cristalli di ZnTe
Nella moderna spettroscopia THz nel dominio del tempo (THz-TDS), l'approccio comune è la generazione di impulsi THz mediante rettifica ottica (OR) di impulsi laser ultracorti e quindi il rilevamento mediante campionamento elettroottico dello spazio libero (FEOS) in cristalli non lineari di orientamento speciale .
Nella rettifica ottica, la larghezza di banda del potente impulso laser incidente viene convertita nella larghezza di banda dell'emissione THz, mentre sia il segnale ottico che quello THz si co-propagano attraverso il cristallo non lineare.
In FEOS, sia gli impulsi laser della sonda THz che quelli deboli si co-propagano attraverso il cristallo non lineare, portando al ritardo di fase indotto dal campo THz dell'impulso laser della sonda appositamente prepolarizzato.Questo ritardo di fase è proporzionale all'intensità del campo elettrico del segnale THz rilevato.
Cristalli ZnTe a contatto ottico
10x10x(1+0,01)mm
Cristalli non lineari come ZnTe, con orientamento cristallino <110>, possono essere applicati in OR e FEOS con incidenza normale.Tuttavia, i cristalli con orientamento <100> non possiedono proprietà non lineari necessarie per OR e FEOS, sebbene il loro THz lineare e le proprietà ottiche siano identiche a quelle dei cristalli orientati a <110>. I requisiti per una generazione o rilevamento di THz di successo in uno spettrometro THz-TDS non lineare basato su cristalli è presente una corrispondenza di fase tra l'impulso ottico generato (rilevato) e il segnale THz generato (rilevato).Tuttavia, i cristalli non lineari adatti per applicazioni di spettroscopia THz hanno forti risonanze fononiche ottiche nella gamma THz, la forte dispersione dell'indice di rifrazione THz limita la gamma di frequenze di adattamento di fase.
I cristalli spessi non lineari forniscono la corrispondenza di fase ottica THz attorno a una banda di frequenza stretta. Supportano solo una frazione della larghezza di banda dell'impulso laser di generazione (rilevamento), poiché i segnali ottici e THz subiscono un walk-off maggiore su lunghe distanze di co-propagazione.Ma la potenza del segnale di picco generato (rilevato) è generalmente elevata per lunghe distanze di co-propagazione.
Sottili cristalli non lineari forniscono un buon adattamento di fase THz-ottico all'interno dell'intera larghezza di banda dell'impulso laser generatore (rilevamento), ma l'intensità del segnale generato (rilevato) è solitamente piccola, poiché l'intensità del segnale è proporzionale alle distanze di co-propagazione THz-ottico .
Per fornire un adattamento di fase a banda larga nella generazione e rilevamento THz e mantenere allo stesso tempo la risoluzione di frequenza sufficientemente elevata, DIEN TECH ha sviluppato con successo un cristallo ZnTe combinato rifrattivo: un cristallo ZnTe di 10 µm di spessore (110) su un (100) ZnTe sottrarre.In tali cristalli la co-propagazione ottica THz è cruciale solo all'interno della parte <110> del cristallo e le riflessioni multiple devono estendersi sull'intero spessore del cristallo combinato.
