Coherent und die Physikalisch-Technische Bundesanstalt arbeiten in der Terahertz-Technologie zusammen

Coherent und die PTB, das nationale Metrologie-Institut in Deutschland, haben ihr Fachwissen in der Terahertz (THz) Technologie zusammengeführt.

Ein Coherent SIFIR-50 THz Laser, der bei 2.5 THz betrieben wird (bei einer Wellenlänge von 118 µm), war die Quelle für eine herausragende Leistungsmessung. Diese Messung wurde als weltweite Premiere mit Hilfe eines im THz Spektralgebiet erstmals nachweisbar kalibrierten Leistungsmessgeräts durchgeführt. Dessen Empfindlichkeit ist zuvor mit einem Kryoradiometer bestimmt worden, welches das Primärnormal der PTB für die Leistungsmessung elektromagnetischer Strahlung ist. Aus diesem Grund ist Coherent's SIFIR-50 der erste THz-Laser im praktischen Einsatz, dessen Zuverlässigkeit durch eine auf das Internationales Einheitensystem SI rückgeführte Leistungsmessung von der PTB nachgewiesen ist.

Die THz-Strahlung liegt im Frequenzbereich zwischen 0,3 THz und 10 THz. Schon seit Längerem wird sie in der Spektroskopie, Analytik und Astronomie eingesetzt. In letzter Zeit haben technologische Innovationen die Erzeugung und den Nachweis von THz-Strahlung beachtlich verbessert.

Heutzutage findet die THz-Technologie in immer mehr Anwendungen ihren Einsatz: in der zerstörungsfreien Materialprüfung, in der inneren Sicherheit, in der Biologie und medizinischen Wissenschaften, in der Qualitätsüberwachung von Nahrungsmitteln und landwirtschaftlichen Produkten, in der globalen Umweltüberwachung und in der Informations- und Kommunikationstechnik. Alle diese Bereiche profitieren von einer verlässlichen Leistungsmessung im THz-Spektralbereich.

Gemäß Dr. Steiger an der PTB Berlin: "Der Coherent SIFIR-50 FPL, ein ferninfraroter Molekülgaslaser, der von einem integrierten frequenz-stabilisierten 50 W CO2-Laser gepumpt wird, ist das Herzstück unseres neu aufgebauten Messplatzes zur Bestimmung der THz Strahlungsleistung in SI Einheiten und zur Kalibrierung von THz Detektoren. Das Alleinstellungsmerkmal des Lasersystems ist seine Fabry-Perot Stabilisierung, die benutzt wird, um die Frequenz des CO2-Lasers auf dem Anregungsoptimum der Vibrationsniveaus der Gasmoleküle zu halten. Aufgrund des thermisch-kompensierten Resonator- und Pumpoptikdesigns, liefert das SIFIR-50 System stabile THz-Strahlung, die zwischen 1 THz und 7 THz auf verschiedene Rotationsniveaus der verwendeten Moleküle einstellbar ist. Der weite Abstimmbereich ist viermal so groß wie das ganze sichtbare Spektrum und umfasst eine Vielzahl diskreter THz Spektrallinien verschiedener Gase. Die hervorragenden Betriebs- und Strahleigenschaften des SIFIR-50 erlauben der PTB, in naher Zukunft einen großen Schritt zur Schließung der messtechnischen Lücke zwischen Hochfrequenzelektronik und Ferninfrarotoptik zu gehen."

Foto: Andreas Steiger, Leiter der PTB-Arbeitsgruppe "Terahertzradiometrie", überprüft das Strahlprofil des Coherent-SIFIR-50-Lasers, der in der neuen THz-Kalibriereinrichtung der PTB betrieben wird. (Abb.: PTB)

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