Frequenzdifferenz zweier Laser – Detektion des THz-Schwebungssignals durch kombinierte Fotomischer

Werden zwei Laserstrahlen mit nahe beieinander liegenden Frequenzen überlagert, so bildet sich eine optische Amplitudenschwebung. Liegt die Schwebungsfrequenz im THz-Bereich, so ist diese mit einer üblichen Fotodiode und üblicher Elektronik allerdings nicht mehr zu detektieren.

Bei der hier vorgestellten Erfindung wird das zuvor überlagerte Signal in zwei Teilstrahlen aufgeteilt und über getrennte Lichtleiter auf je einen Photomischer geleitet. Im Photomischer schwingen die generierten freien Ladungsträger dann mit der Schwebungsfrequenz der optischen Überlagerung. Die beiden Photomischer werden wiederum direkt seriell zusammengeschaltet und elektrisch mit einer Spannungsquelle verbunden. Die optischen Schwebungen der beiden Teilstrahlen werden so elektrisch addiert und liefern einen gemeinsamen Signalstrom. Dieses Signal kann zwar nur als zeitlich gemittelter Gleichstrom erfasst werden, sein Betrag ist allerdings von der Phasenverschiebung der beiden Teilstrahlen abhängig. Diese Phasenverschiebung ergibt sich wiederum aus den unterschiedlichen Lauflängen der Teilstrahlen und der optischen Schwebungsfrequenz. Die Frequenzdifferenz der beiden Laser bestimmt dadurch direkt auch die Höhe des gemessenen Gleichstromsignals.

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Dipl.-Ing. Alfred Schillert