背景介紹 >>太赫茲近場掃描成像系統原理介紹
太赫茲波由于光子能量很低、 具有非破壞性和非電離特性, 使得太赫茲在材料檢測和無損探測方面有著廣泛應用. 更為值得提出的是太赫茲成像, 特別是在生物醫學方面的成像, 引起了人們的廣泛關注。在可見光不能穿透或X射線對比度無法達到要求的情況下, 太赫茲成像則成為一個好的選擇。但是傳統遠場太赫茲成像系統受衍射極限的限制, 小只能分辨λ/2的尺度, 即對應于1 THz的小分辨率為0.15 mm。毫米量級的成像分辨率在一定程度上制約了太赫茲成像技術的應用。 因此, 發展近場探測和顯微技術對于獲得更高的分辨率顯得尤為重要。 為了打破衍射極限, 提高空間分辨率, Hunsche等實現了一種太赫茲近場成像系統, 將太赫茲逐點成像的分辨率提高到了亞波長量級。 該工作將太赫茲近場成像技術的性能提高到了一個新層次, 為太赫茲成像的研究開辟了新的途徑。
太赫茲近場探測的應用領域及其優勢
—— 極高的空間成像分辨率，并且攜帶THz光譜的*特性
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| 太赫茲研究 | 薄膜檢測 | 芯片封裝測量 | 檢測篩查 |
應用領域： ?超材料和等離子體
?被動元器件
?輻射源
?天線和波導
?傳感器表面
?石墨烯 | 應用領域： ?太陽能電池 ?顯示器
?柔性電子器件
?半導體
?石墨烯
?透明導體 | 應用領域： ?時間分辨反射測量
?故障隔離
?包裝檢測
?3D 集成
?硅通孔技術 (TSV) | 應用領域： ?激光塑料焊接檢測
?聚合物纖維光纖
?芯片填充不足檢測
?有機層篩選 |
Tera-Cube優點： ?近場貪財
?核算的太赫茲時域光譜儀系統擴展
?高的靈敏度
?低噪聲
?偏振敏感
?寬帶性 | Tera-Cube優點： ?薄膜電阻成像
?非接觸測量
?微米尺寸的分辨率
?大面積掃描
?高速掃描成像 | Tera-Cube優點： ?市場的 TDR解決方案
?亞皮秒的上升時間
?非接觸式的
?無損探測
| Tera-Cube優點： ?非接觸式無損探測
?快速檢測
?對可見光/紅外不透明塑料的篩選
?微米級結構的檢測 |
產品簡介
屹持光電推出的THz-Cube太赫茲近場掃描成像系統，突破波長分辨率極限，可以使空間成像分辨率提高至3um。THz-Cube是一個自動化的太赫茲近場掃描系統。屹持光電推出的標準的近場掃描系統也可以使用客戶自己的飛秒光源驅動，對飛秒光源要求如下：
中心波長: 770 nm ... 820 nm
重復頻率: 10 MHz ... 1 GHz
平均功率: 60 mW ... 1.5 W
脈沖寬度: < 150 fs
Tera-Cube
太赫茲近場掃描原理
從飛秒激光器出來的光經過分束器被分成兩路相干光: 抽運光和探測光. 抽運光為空間自由光, 用來觸發太赫茲光源: 光導發射天線。 探測光由空間自由光耦合進入光纖, 在其耦合到光纖之前使用一對光柵對補償光纖中產生的色散, 使得從光纖中出來的光仍為飛秒光, 脈寬需<150 fs, 探測光用來驅動太赫茲探測器: 近場光導天線探針. 光導探針使用低溫生長的超薄GaAs作基底, 將其設計成三角錐形, 并將錐形走向的金屬線沉積在上面, 完成制作. 通過調整金屬結的方向, 可設計出對水平和垂直電場分量敏感的兩種探針, 分別用于測量橫向和縱向電場。樣品放置在三維調整平臺上，系統集成CCD相機可以實時觀測并調整探針和樣品之間的距離。由于近場探測時，探針和樣品間距幾乎只有幾個um，THz-Cube通過實時自動調整樣品和探針的間距可以*的掃描樣品。
技術參數| 型號 | TeraCube Scientific
| TeraCube Scientific M2
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| THz頻譜寬度 | 0.05 - 3THz | 0.05 - 4THz
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| 大樣品尺寸(X,Y,Z) | 20cm×20cm×1cm | 20cm×20cm×1cm
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| 大掃描速度(X,Y) | 200 mm/s
| 200 mm/s
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| 每個像素小掃描時間 | 10 ms
| 10 ms
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| 大掃描范圍(X,Y,Z) | 18 cm, 18 cm, 3 mm
| 18 cm, 18 cm, 3 mm
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| 時域譜掃描范圍 | 1000 ps
| 5-200ps |
| 時域譜小步進長度 | 6.6 fs
| 50fs
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| 小雙向重復性(X,Y,Z) | ±0.1um，±0.1um，±0.15um | ±0.1um，±0.1um，±0.15um
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| 小步進長度(dx,dy,dz) | 0.1um，0.1um，0.15um | 0.1um，0.1um，0.15um |
時域譜&頻譜數據
產品特點
—— 高速連續掃描、數據采集；
—— 光學形貌探測，使得樣品橫向掃描時可以保持探針和樣品表面距離保持一致；
—— 高動態范圍鎖相探測
—— 線性偏振切可旋轉的太赫茲發射器，可以做偏振態獨立測量
—— 集成CCD相機模塊，控制探針頭和樣品位置
—— 控制軟件可自動控制調節樣品和探針距離，并進行數據采集和分析
樣品測試
Example plots of the THz near-field distribution measured at a metamaterial surface for sensing applications which is locally loaded with sample material. Left: Peak excitation state, right: 2 ps after excitation.
