Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

Ausbreitung von THz-Wellen in Innenräumen

Terahertz-Strahlung mit Frequenzen zwischen 100 GHz und einigen THz ist nichts anderes als sanfte Wärmestrahlung mit besonderen Eigenschaften und wird schon seit vielen Jahren in wissenschaftlichen Anwendungen wie der Radioastronomie, der Atmosphärenforschung und der Laborspektroskopie genutzt. Die Erzeugung nutzbarer Terahertz-Wellen gestaltet sich allerdings schwierig. Durch das Aufkommen neuartiger optoelektronischer Strahlungsquellen hat das Gebiet jedoch mittlerweile eine technologische Reife erzielt, die kommerzielle Anwendungen ermöglicht. Erste Messsysteme zur Detektion von Hautkrebs, für die Personenkontrolle an Flughäfen oder zur Qualitätskontrolle von Industrieprodukten wurden bereits entwickelt. Aufgrund des zunehmenden Bedarfs an freier Bandbreite wird über kurzreichweitige Kommuni kationssysteme bei Frequenzen von 300 GHz und darüber nachgedacht. Wie breiten sich diese Wellen aber in Innenräumen aus und welche Empfangseigenschaften sind zu erwarten? Diesen Fragen gehen die Forscher im Terahertz Communications Lab (www.tcl.tu-bs.de) nach, einem Verbund aus drei Arbeitsgruppen an der TU Braunschweig und einer Arbeitsgruppe an der PTB. In einer aktuellen Studie wurden die Reflexionseigenschaften von rauen Innenwandmaterialien untersucht und mathematisch modelliert. Die Anwendung der Kichhoff’schen Streutheorie in Verbindung mit den Fresnel’schen Gleichungen ermöglicht es, aus dielektrischen Materialeigenschaften, wie sie in Datenbanken zu finden sind, die Reflexionseigenschaften von Innenwandbaumaterialien wie Raufasertapete oder Putz zu bestimmen, wenn die Oberflächenbeschaffenheit bekannt ist. In der aktuellen Studie konnte durch Vergleich von Reflexionsmessungen mit den Ergebnissen solcher Berechnungen gezeigt werden, dass dies ein gangbarer Weg ist.

Bild 1: Häufigkeitsverteilung der Oberflächenhöhe zweier untersuchter Proben (Raufasertapete und Putz). Solche Informationen sind erforderlich, um zusammen mit den dielektrischen Eigenschaften der Materialien die Oberflächenreflektivitäten in Innenräumen bestimmen zu können. Die Verteilungen wurden aus optischen 3D-Messungen von Dr. Neugebauer, AG 5.31, extrahiert.

Ansprechpartner:

Thomas Kleine-Ostmann

Fachbereich:

2.2

E-Mail:

Thomas Kleine-Ostmann

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