背景介紹 >>太赫茲近場(chǎng)掃描成像系統(tǒng)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(cè)和無損探測(cè)方面有著廣泛應(yīng)用. 更為值得提出的是太赫茲成像, 特別是在生物醫(yī)學(xué)方面的成像, 引起了人們的廣泛關(guān)注。在可見光不能穿透或X射線對(duì)比度無法達(dá)到要求的情況下, 太赫茲成像則成為一個(gè)好的選擇。但是傳統(tǒng)遠(yuǎn)場(chǎng)太赫茲成像系統(tǒng)受衍射極限的限制, 最小只能分辨λ/2的尺度, 即對(duì)應(yīng)于1 THz的最小分辨率為0.15 mm。毫米量級(jí)的成像分辨率在一定程度上制約了太赫茲成像技術(shù)的應(yīng)用。 因此, 發(fā)展近場(chǎng)探測(cè)和顯微技術(shù)對(duì)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(shí)現(xiàn)了一種太赫茲近場(chǎng)成像系統(tǒng), 將太赫茲逐點(diǎn)成像的分辨率提高到了亞波長量級(jí)。 該工作將太赫茲近場(chǎng)成像技術(shù)的性能提高到了一個(gè)新層次, 為太赫茲成像的研究開辟了新的途徑。
太赫茲近場(chǎng)探測(cè)的應(yīng)用領(lǐng)域及其優(yōu)勢(shì)
—— 極高的空間成像分辨率，并且攜帶THz光譜的特性
應(yīng)用領(lǐng)域： ?超材料和等離子體 應(yīng)用領(lǐng)域： ?太陽能電池 應(yīng)用領(lǐng)域： ?時(shí)間分辨反射測(cè)量 應(yīng)用領(lǐng)域： ?激光塑料焊接檢測(cè) Tera-Cube優(yōu)點(diǎn)： ?近場(chǎng)貪財(cái) Tera-Cube優(yōu)點(diǎn)： ?薄膜電阻成像 Tera-Cube優(yōu)點(diǎn)： ?市場(chǎng)的 TDR解決方案 Tera-Cube優(yōu)點(diǎn)： ?非接觸式無損探測(cè)
太赫茲研究 薄膜檢測(cè) 芯片封裝測(cè)量 檢測(cè)篩查
?被動(dòng)元器件
?輻射源
?天線和波導(dǎo)
?傳感器表面
?石墨烯
?柔性電子器件
?半導(dǎo)體
?石墨烯
?透明導(dǎo)體
?故障隔離
?包裝檢測(cè)
?3D 集成
?硅通孔技術(shù) (TSV)
?聚合物纖維光纖
?芯片填充不足檢測(cè)
?有機(jī)層篩選
?核算的太赫茲時(shí)域光譜儀系統(tǒng)擴(kuò)展
?高的靈敏度
?低噪聲
?偏振敏感
?寬帶性
?非接觸測(cè)量
?微米尺寸的分辨率
?大面積掃描
?高速掃描成像
?亞皮秒的上升時(shí)間
?非接觸式的
?無損探測(cè)
?快速檢測(cè)
?對(duì)可見光/紅外不透明塑料的篩選
?微米級(jí)結(jié)構(gòu)的檢測(cè)
產(chǎn)品簡(jiǎn)介
屹持光電推出的THz-Cube太赫茲近場(chǎng)掃描成像系統(tǒng)，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(gè)自動(dòng)化的太赫茲近場(chǎng)掃描系統(tǒng)。屹持光電推出的標(biāo)準(zhǔn)的近場(chǎng)掃描系統(tǒng)也可以使用客戶自己的飛秒光源驅(qū)動(dòng)，對(duì)飛秒光源要求如下：
中心波長: 770 nm ... 820 nm
重復(fù)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(chǎng)掃描原理
從飛秒激光器出來的光經(jīng)過分束器被分成兩路相干光: 抽運(yùn)光和探測(cè)光. 抽運(yùn)光為空間自由光, 用來觸發(fā)太赫茲光源: 光導(dǎo)發(fā)射天線。 探測(cè)光由空間自由光耦合進(jìn)入光纖, 在其耦合到光纖之前使用一對(duì)光柵對(duì)補(bǔ)償光纖中產(chǎn)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(cè)光用來驅(qū)動(dòng)太赫茲探測(cè)器: 近場(chǎng)光導(dǎo)天線探針. 光導(dǎo)探針使用低溫生長的超薄GaAs作基底, 將其設(shè)計(jì)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(diào)整金屬結(jié)的方向, 可設(shè)計(jì)出對(duì)水平和垂直電場(chǎng)分量敏感的兩種探針, 分別用于測(cè)量橫向和縱向電場(chǎng)。樣品放置在三維調(diào)整平臺(tái)上，系統(tǒng)集成CCD相機(jī)可以實(shí)時(shí)觀測(cè)并調(diào)整探針和樣品之間的距離。由于近場(chǎng)探測(cè)時(shí)，探針和樣品間距幾乎只有幾個(gè)um，THz-Cube通過實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整樣品和探針的間距可以的掃描樣品。技術(shù)參數(shù)
| 型號(hào) | TeraCube Scientific | TeraCube Scientific M2 |
| THz頻譜寬度 | 0.05 - 3THz | 0.05 - 4THz |
| 樣品尺寸(X,Y,Z) | 20cm×20cm×1cm | 20cm×20cm×1cm |
| 掃描速度(X,Y) | 200 mm/s | 200 mm/s |
| 每個(gè)像素最小掃描時(shí)間 | 10 ms | 10 ms |
| 掃描范圍(X,Y,Z) | 18 cm, 18 cm, 3 mm | 18 cm, 18 cm, 3 mm |
| 時(shí)域譜掃描范圍 | 1000 ps | 5-200ps |
| 時(shí)域譜最小步進(jìn)長度 | 6.6 fs | 50fs |
| 最小雙向重復(fù)性(X,Y,Z) | ±0.1um，±0.1um，±0.15um | ±0.1um，±0.1um，±0.15um |
| 最小步進(jìn)長度(dx,dy,dz) | 0.1um，0.1um，0.15um | 0.1um，0.1um，0.15um |
時(shí)域譜&頻譜數(shù)據(jù)
產(chǎn)品特點(diǎn)
—— 高速連續(xù)掃描、數(shù)據(jù)采集；
—— 光學(xué)形貌探測(cè)，使得樣品橫向掃描時(shí)可以保持探針和樣品表面距離保持一致；
—— 高動(dòng)態(tài)范圍鎖相探測(cè)
—— 線性偏振切可旋轉(zhuǎn)的太赫茲發(fā)射器，可以做偏振態(tài)獨(dú)立測(cè)量
—— 集成CCD相機(jī)模塊，控制探針頭和樣品位置
—— 控制軟件可自動(dòng)控制調(diào)節(jié)樣品和探針距離，并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析
樣品測(cè)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.
