05.12.2007
Der PTB ist es gelungen, mit rein optischen Verfahren ultrakurze Spannungsimpulse auf koplanaren Wellenleitungen zu erzeugen. Das besondere an diesem Verfahren besteht darin, dass keine externe Spannung an die Wellenleitung angelegt werden muss. Bisher konnte eine ähnliche Technik nur für in den freien Raum abgestrahlte Terahertzpulse angewandt werden. Die neuen Experimente sind wichtig, um Quellen von ultrakurzen Spannungsimpulsen und von Terahertzstrahlung besser verstehen und modellieren zu können.
Die Erzeugung von ultrakurzen Spannungsimpulsen auf koplanaren Wellenleitungen ist sowohl für die Charakterisierung von Höchstfrequenzbauelementen, wie auch für spektroskopische Untersuchungen wichtig. Heutzutage werden ultrakurze Spannungsimpulse hauptsächlich in einem photoleitenden Schaltern erzeugt, der in eine koplanare Wellenleitung integriert ist und in dem optisch erzeugte Ladungsträger in einem von außen angelegten elektrischen Feld beschleunigt werden. Die PTB hat nun untersucht, ob solche ultrakurzen Spannungsimpulse auch ohne ein von außen angelegtes elektrisches Feld erzeugt werden können. Im Fokus der experimentellen Untersuchung standen hierbei Verschiebungsströme, die durch nichtlineare optische Effekte im Halbleiter, welches als Substrat dient, entstehen, und Ströme, die im Schottky Feld eines Metall-Halbleiterkontaktes auftreten. Durch eine spezielle Geometrie des photoleitenden Schalters, der Wellenleitung und des Halbleitermaterials konnte nachgewiesen werden, dass beide Stromarten ultrakurze Spannungsimpulse hervorrufen. Das gemessene Frequenzspektrum dieser rein optisch erzeugten Spannungsimpulse erstreckt sich bis zu einem Terahertz. Die Experimente zeigen, dass rein optische Stromimpulse für eine vollständige Modellierung eines photoleitenden Schalters, der als Quelle ultrakurzer Spannungsimpulse oder von Freistrahl-Terahertzpulsen dient, berücksichtigt werden müssen.
[Referenz: Loata et al., J. Opt. Soc. Am B 25, 1261 (2008)]