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Optisch lenkbare Terahertz-Quelle

22.11.2013

Die gezielte optische Anregung von Elektronenflüssen in Halbleitern erlaubt eine kontrollierte räumliche Ausrichtung der dabei ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung.

In Halbleitern wie GaAs können allein durch gepulste Laseranregung gerichtete Ströme induziert werden, deren elektromagnetische Abstrahlung mit Frequenzanteilen im THz-Bereich beispielsweise für spektroskopische Anwendungen genutzt wird. Eine gezielte Auswahl der Licht- und Halbleitereigenschaften führt zur zeitgleichen Erzeugung von Strömen mit unterschiedlichen Eigenschaften, zu sogenannten Verschiebeströmen sowie zu Oberflächenfeldströmen. Diese weisen eine zur Halbleiteroberfläche parallele bzw. senkrechte Flussrichtung auf. Dabei lassen sich die Verschiebeströme durch die Modifikation der Polarisation des Laserlichts in ihrer Richtung umkehren, wohingegen die Oberflächenfeldströme keiner Polarisationsabhängigkeit unterliegen. Bedingt durch konstruktive und destruktive Interferenz der durch die Ströme emittierten Felder zeigt das daraus zusammengesetzte Gesamtfeld eine von der Oberflächennormalen des GaAs abweichende Abstrahlrichtung. Der Ablenkwinkel kann durch die Modifikation des Anregungslichts (Polarisation, Leistung, Fokusgröße) und die damit verbundene Änderung der Stromflüsse in einem Bereich von +/- 4° um die Oberflächennormale gezielt variiert werden. Über ein theoretisches Modell lassen sich die dominierenden Einflussfaktoren bestimmen und Optimierungsmöglichkeiten untersuchen. So kann der maximale Ablenkwinkel beispielsweise durch andere Halbleitermaterialsysteme, spezielle Siliziumlinsen oder externe Magnetfelder vergrößert werden.

 

 

 

Ansprechpartner: H. Füser
Fachbereich 2.5: Halbleiterphysik und Magnetismus