厚膜检测——使用 THz-TDS 检测材料

简介和应用

        太赫兹时域光谱 （THz-TDS） 是一种用于表征材料并分析其在太赫兹频率范围内特性的技术。这个频率范围特别有趣，因为许多工业相关材料是半透明的和/或具有清晰的光谱特征，可以识别它们。THz-TDS 的工作原理是发射太赫兹辐射的短脉冲，并测量脉冲穿过样品并返回所需的时间。通过分析返回脉冲的特性，可以获得有关样品成分、结构和动力学的宝贵信息。

在汽车行业，THz-TDS 用于汽车油漆厚度的非接触式测量。这些测量对于确保质量控制和检测潜在问题（如涂层不均匀、不均匀和分层）至关重要。同样，THz-TDS 可用于检测飞机上的功能性涂层，例如防腐或热障涂层。但它在其他领域也很有用：它可用于研究各种材料的光学和电子特性，包括半导体、聚合物、陶瓷和复合材料。它有助于确定它们的折光率、电导率和其他基本参数。

关键挑战

        实施高性能 THz-TDS 系统的主要挑战之一是光学延迟扫描。传统上，使用机械延迟台，但它们通常在扫描速度和扫描范围之间进行权衡。在长距离内快速移动这些机械平台是一项重大挑战。

THz-TDS 应用经常涉及检测较厚的光学系统，其中反射被较大的光学延迟分开。在其他情况下，需要足够的光谱分辨率来分辨所需的光谱特征。快速光学延迟扫描在满足这两个要求方面起着至关重要的作用。

        通过快速光学延迟扫描，THz-TDS 系统可以部署在需要在短时间内检查大表面积的快速点扫描应用和工厂中。在这些情况下，机械光学延迟扫描通常难以实现高吞吐量性能。

K2-PHOTONICS产品特色

        单腔双梳激光器为实现快速、精确的光学延迟扫描提供了一种最佳的解决方案，消除了机械延迟平台的限制。通过使用 K2 激光器，THz-TDS 系统的性能和多功能性可以得到显著提高。

由单腔双梳激光器驱动的 THz-TDS 系统中的光学延迟扫描参数图示。长度为1/frep的光学延迟扫描每1/Δfrep重复一次，由两个光梳重复频率frep的失谐Δfrep给出。

        单腔双梳激光器中的公共噪声抑制确保了时间轴上卓越的亚 10 飞秒精度。这种对脉冲延迟的精确控制可实现高分辨率光谱和材料特性的准确测定。K2 激光器的千兆赫兹重复率可实现纳秒级光学延迟扫描。这与具有长延迟扫描需求的应用程序非常匹配。但它避免了在没有信号的区域增加测量时间，而低重复频率双激光系统通常是这种情况。

        此外，单腔双梳激光器的短脉冲 （<100 fs） 特性有助于在 THz-TDS 中实现宽光谱覆盖。借助高效的光电导天线 （PCA），K2 激光器产生的频率梳可以转换为宽带太赫兹脉冲，从而在宽带宽内提供详细的光谱信息。这种在 THz 频率下的全面表征能力能够识别材料的特定分子和结构特征。