Cuvillier, E Fasergekoppelte Terahertz-Zeitbereichspektrometer: Entwicklung und Anwendung

Das erste Terahertz(THz)-Zeitbereichspektrometer wurde im Jahr 1989 vorgestellt. THz-Pulse werden durch das Schalten von Halbleiter-Antennenchips mit Hilfe von Femto¬sekun-den-Laserpulsen generiert und detektiert. Seit dem Erfindungsjahr hat sich der Aufbau eines solchen Spektrometers kaum verändert. Die meisten THz-Spektroskopiesysteme bedienen sich auch heutzutage eines optischen Freistrahlaufbaus, der anfällig auf Erschütterungen, Schmutz und andere Umwelteinflüsse ist. Nachdem die THz-Spektroskopie anfänglich vorzugsweise zu akademischen Zwecken genutzt wurde, ergibt sich in den letzten Jahren mit dem einhergehenden technologischen Fortschritt eine stetig wachsende Zahl an Anwen-dungsgebieten. Der Einsatz eines THz-Spektrometers ausserhalb des Labors in rauen Umgebungen bedingt jedoch ein Höchstmass an Signalstabilität und Robustheit des Gesamtsystems. Anwendungen, wie beispielsweise die Detektion von gefährlichen Flüssigkeiten bei Sicherheitsprüfungen an Flughäfen oder industrielle Einsatzszenarien erfordern zudem flexible THz-Antennen, die u.a. unabhängig voneinander bewegt werden können und nicht starr mit dem System verbunden sind. In dieser Arbeit werden technologische Entwicklungen vorgestellt, welche die Stabilität und Flexibilität von THz-Systemen verglichen mit üblichen THz-Freistrahlspektrometern deutlich erhöhen. Schliesslich wird an Hand von zwei Anwendungsszenarien die Einsatzmöglichkeit von THz-Spektrometern sowohl für Sicherheitskontrollen als auch zur Überwachung von industriellen Prozessen gezeigt. In der vorliegenden Arbeit werden zum einen die Herstellung von (glas-)faser¬gekoppelten, photoleitenden Dipolantennen und darauf aufbauend die Entwicklung von fasergekoppelten Transceivermessköpfen für Null-Grad Reflexionsmessungen fokussiert. Zum anderen werden neue Methoden der Pulsverzögerung präsentiert. Die Faserkopplung der Antennen und die innovativen Pulsverzögerungstechniken ermöglichen, dass der Laserstrahl auf dem Weg vom Laser bis zu den