12.11.2012
Optische Frequenzkämme werden bereits seit Jahren zur präzisen Messung optischer Frequenzen verwendet. Bestrahlt man spezielle Halbleitermaterialien wie etwa GaAs oder ZnTe mit einem optischen Frequenzkamm, so lässt sich über einen Gleichrichtereffekt ein sogenannter THz-Frequenzkamm erzeugen, der Frequenzkomponenten im Bereich von 0 Hz bis zu etwa 30 THz enthält. Ein solcher THz-Frequenzkamm ermöglicht nun die hochpräzise Charakterisierung elektromagnetischer Strahlung in diesem technisch relevanten Frequenzbereich.
Zur Bestimmung der Frequenz der elektromagnetischen Strahlung wird die Schwebung zwischen einer Frequenzkammlinie und der Strahlung analysiert. In der PTB ist es mit dieser Technik erstmals gelungen, gleichzeitig sowohl das Signal einer elektrischen Vervielfacherkaskade bei 30 GHz und die Emission eines CO2-Lasers bei ca. 28 THz zu detektieren und so den sehr breiten Frequenzbereich des Messaufbaus zu demonstrieren. Als Anwendung dieser Messtechnik wurde zum einen eine Präzisionsfrequenzmessung einer 100 GHz Testantenne durchgeführt, bei der eine Unsicherheit von 9·10-14 bei einer Messdauer von 10 Sekunden erreicht wurde. Zum anderen konnten über eine Vergleichsmessung mittels einer Referenzantenne die relativen Werte von Phase und Amplitude der Testantenne mit Standardabweichungen von 0,1° bzw. 0,1% ermittelt werden. Eine kontrollierte Verschiebung der Testantenne ermöglicht es dabei auch, die räumlich aufgelöste Emissionscharakteristik zu erfassen. Diese Entwicklungen dienen dazu, die sogenannte THz-Lücke im Bereich der Metrologie zu schließen.
Bild: Ortsaufgelöste Amplitude der Strahlung eines kommerziellen Sub-THz-Emitters (Vervielfacherkaskade mit einem Standard-Gain-Horn als Antenne, Frequenz 100 GHz).
Ansprechpartner: H. Füser
Fachbereich 2.5: Halbleiterphysik und Magnetismus