THz-Spektroskopie – Stabilisierung durch Verwendung von drei Lasern

THz-Strahlung kann mittels eines Photomischers aus dem optischen Schwebungssignal zweier IR-Laser leicht unter-schiedlicher Frequenz erzeugt werden. Durch Verwendung eines zweiten Photomischers können sowohl Amplitude als auch Phase der THz-Strahlung detektiert werden. Die Phasenmessung entspricht dabei dem Vergleich der optischen Weglängen zweier Teilstrahlen. Für eine möglichst präzise Bestimmung der optischen Eigenschaften einer zu untersuchenden Probe ist es wünschenswert, die optische Weglängendifferenz in der Größenordnung 1 m oder weniger konstant zu halten. Allerdings verursachen schon geringe Temperatur-schwankungen typischerweise Drifts der optischen Weglängen von 100 m und mehr.

Die Erfindung beruht darauf, drei Laser zu verwenden, wobei zwei bei einer festen Frequenz stabil sind und ein dritter durchstimmbar ist. Somit wird THz-Strahlung gleich-zeitig bei drei Frequenzen erzeugt und detektiert. Eine THz-Frequenz bleibt fest, die beiden andern werden variiert. Dabei kann die Weglänge z.B. über einen Faser-Stretcher im kHz-Bereich moduliert werden. Aus den Daten der festen THz-Frequenz lässt sich die thermische Drift der optischen Weglängendifferenz bestimmen. Somit kann die thermische Drift aus den spektroskopischen Daten der anderen Frequenzen nahezu vollständig eliminiert werden, d.h. die THz-Phase kann mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.

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Dipl.-Ing. Alfred Schillert