太赫兹近场扫描系统 太赫兹近场探测系统

背景介绍                                                              

       太赫兹波由于光子能量很低、 具有非破坏性和非等离特性, 使得太赫兹在材料检测和无损探测方面有着广泛应用. 值得提出的是太赫兹成像, 在生物医学方面的成像, 引起了人们的广泛关注。在可见光不能穿透或X射线对比度无法达到要求的情况下, 太赫兹成像则成为较好的选择。但是传统远场太赫兹成像系统受衍射极限的限制, 最小只能分辨λ/2的尺度, 即对应于1 THz的最小分辨率为0.15 mm。其毫米量级的成像分辨率在一定程度上制约了太赫兹成像技术的应用, 因此, 发展近场探测和显微技术对于获得更高的分辨率显得尤为重要。 为了打破衍射极限, 提高空间分辨率, Hunsche等实现了一种太赫兹近场成像系统, 将太赫兹逐点成像的分辨率提高到了亚波长量级。 该工作将太赫兹近场成像技术的性能提高到了一个新层次, 为太赫兹成像的研究开辟了新的途径。

太赫兹近场探测的应用领域及其优势

—— 极高的空间成像分辨率，并且携带THz光谱的独有特性

Terahertz Research	Thin-Film Inspection	Chip-Package Testing	Volume Screening
应用领域： ?Metamaterials and Plasmonics ?Passive devices ?Emitters ?Antennas and Waveguides ?Sensor surfaces ?Graphene	应用领域： ?Solar cells ?Displays ?Flexible electronics ?Semiconductors ?Graphene ?Transparent conductors	应用领域： ?Time-domain reflectometry ?Fault isolation ?Packaging level inspection ?3D integration ?Through silicon via (TSV)	应用领域： ?Laser plastic weld inspection ?Fiber inforced polymers ?Chip underfill inspection ?Organic layer screening
Tera-Cube优点： ?Near-field access ?Cost-efficient system extension ?High-sensitivity ?Low-invasiveness ?Polarisation sensitive ?Broadband	Tera-Cube优点： ?Sheet resistance imaging ?Contactless ?Micron-scale resolution ?Large-area scanning ?High-speed scanning	Tera-Cube优点： ?Market leading TDR resolution ?Sub-ps rise-times ?Contactless ?Non-destructive ?Cost advantage overall-electronic systems	Tera-Cube优点： ?Non-destructive ?Fast inspection ?Screening of Vis/IR opaque plastics ?Detection of micron-scale structures

产品简介

      屹持光电推出的THz-Cube太赫兹近场扫描成像系统，突破波长分辨率极限，可以使空间成像分辨率提高至3um。THz-Cube是一个完全自动化的太赫兹近场扫描系统。屹持光电推出的标准的近场扫描系统也可以使用客户自己的飞秒光源驱动，对飞秒光源要求如下：

中心波长: 770 nm ... 820 nm
重复频率: 10 MHz ... 1 GHz
平均功率: 60 mW ... 1.5 W
脉冲宽度: < 150 fs

Tera-Cube

太赫兹近场扫描原理

       从飞秒激光器出来的光经过分束器被分成两路相干光: 抽运光和探测光. 抽运光为空间自由光, 用来触发太赫兹光源: 光导发射天线。 探测光由空间自由光耦合进入光纤, 在其耦合到光纤之前使用一对光栅对补偿光纤中产生的色散, 使得从光纤中出来的光仍为飞秒光, 脉宽需<150 fs, 探测光用来驱动太赫兹探测器: 近场光导天线探针. 光导探针使用低温生长的超薄GaAs作基底, 将其设计成三角锥形, 并将锥形走向的金属线沉积在上面, 完成制作. 通过调整金属结的方向, 可设计出对水平和垂直电场分量敏感的两种探针, 分别用于测量横向和纵向电场。样品放置在三维调整平台上，系统集成CCD相机可以实时观测并调整探针和样品之间的距离。由于近场探测时，探针和样品间距几乎只有几个um，THz-Cube通过实时自动调整样品和探针的间距可以无阻碍的扫描样品。
技术参数

时域谱&频谱数据

产品特点

—— 高速连续扫描、数据采集；

—— 光学形貌探测，使得样品横向扫描时可以保持探针和样品表面距离保持一致；

—— 高动态范围锁相探测

—— 线性偏振切可旋转的太赫兹发射器，可以做偏振态独立测量

—— 集成CCD相机模块，控制探针头和样品位置

—— 控制软件可自动控制调节样品和探针距离，并进行数据采集和分析

样品测试

     Example plots of the THz near-field distribution measured at a metamaterial surface for sensing applications which is locally loaded with sample material. Left: Peak excitation state, right: 2 ps after excitation.

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