Detektion und Spektroskopie im Terahertz-Spektralbereich

Abstract

Der Terahertz (THz) Spektralbereich (ca. 0,3-10THz, 1mm-30µm) liegt zwischen dem infraroten und dem Mikrowellenbereich. Er ist sowohl in technologischer Hinsicht als auch unter dem Aspekt der kommerziellen Nutzung vergleichsweise unerschlossen. Anwendungen beschränkten sich bisher nahezu ausschließlich auf die Bereiche Astronomie und Atmosphärenerkundung. Aufgrund verschiedener technologscher Fortschritte hat der THz-Spektralbereich in den vergangenen Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Erste Anwendungen in Biomedizin, Materialprüfung und Sicherheitstechnik zeichnen sich ab. In diesem Beitrag werden Detektion und Spektroskopie von THz-Strahlung behandelt. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Technologien und Anwendungen in denen supraleitende Detektoren zum Einsatz kommen oder eine potenzielle Anwendung haben. Fundamentale Detektionsprinzipien wie die kohärente oder Heterodyndetektion und die inkohärente oder Direktdetektion werden verglichen und einige wesentliche Komponenten von TTHz-Systemen werden vorgestellt. Dazu gehören Strahlungsquellen (z.B. Quantenkaskaden-laser) und Detektoren (z.B. Bolometer und Mischer). Insbesondere wird auf die spezifischen Einsatzgebiete supraleitendeer Detektoren und die daraus resultierenden Anforderungen eingegengen. Grundlagen des Entwurfs von THz-Systemen werden diskutiert und einige dieser Systeme exemplarisch vorgestellt.