背景介紹 >>太赫茲近場掃描成像系統(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和無損探測方面有著廣泛應(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射線對比度無法達到要求的情況下, 太赫茲成像則成為一個好的選擇。但是傳統(tǒng)遠(yuǎn)場太赫茲成像系統(tǒng)受衍射極限的限制, 小只能分辨λ/2的尺度, 即對應(yīng)于1 THz的小分辨率為0.15 mm。毫米量級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)展近場探測和顯微技術(shù)對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等實現(xiàn)了一種太赫茲近場成像系統(tǒng), 將太赫茲逐點成像的分辨率提高到了亞波長量級。 該工作將太赫茲近場成像技術(shù)的性能提高到了一個新層次, 為太赫茲成像的研究開辟了新的途徑。
太赫茲近場探測的應(yīng)用領(lǐng)域及其優(yōu)勢
—— 極高的空間成像分辨率，并且攜帶THz光譜的*特性
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| 太赫茲研究 | 薄膜檢測 | 芯片封裝測量 | 檢測篩查 |
應(yīng)用領(lǐng)域： ?超材料和等離子體
?被動元器件
?輻射源
?天線和波導(dǎo)
?傳感器表面
?石墨烯 | 應(yīng)用領(lǐng)域： ?太陽能電池 ?顯示器
?柔性電子器件
?半導(dǎo)體
?石墨烯
?透明導(dǎo)體 | 應(yīng)用領(lǐng)域： ?時間分辨反射測量
?故障隔離
?包裝檢測
?3D 集成
?硅通孔技術(shù) (TSV) | 應(yīng)用領(lǐng)域： ?激光塑料焊接檢測
?聚合物纖維光纖
?芯片填充不足檢測
?有機層篩選 |
Tera-Cube優(yōu)點： ?近場貪財
?核算的太赫茲時域光譜儀系統(tǒng)擴展
?高的靈敏度
?低噪聲
?偏振敏感
?寬帶性 | Tera-Cube優(yōu)點： ?薄膜電阻成像
?非接觸測量
?微米尺寸的分辨率
?大面積掃描
?高速掃描成像 | Tera-Cube優(yōu)點： ?市場的 TDR解決方案
?亞皮秒的上升時間
?非接觸式的
?無損探測
| Tera-Cube優(yōu)點： ?非接觸式無損探測
?快速檢測
?對可見光/紅外不透明塑料的篩選
?微米級結(jié)構(gòu)的檢測 |
產(chǎn)品簡介
屹持光電推出的THz-Cube太赫茲近場掃描成像系統(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是一個自動化的太赫茲近場掃描系統(tǒng)。屹持光電推出的標(biāo)準(zhǔn)的近場掃描系統(tǒng)也可以使用客戶自己的飛秒光源驅(qū)動，對飛秒光源要求如下：
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: 抽運光和探測光. 抽運光為空間自由光, 用來觸發(fā)太赫茲光源: 光導(dǎo)發(fā)射天線。 探測光由空間自由光耦合進入光纖, 在其耦合到光纖之前使用一對光柵對補償光纖中產(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, 探測光用來驅(qū)動太赫茲探測器: 近場光導(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)計出對水平和垂直電場分量敏感的兩種探針, 分別用于測量橫向和縱向電場。樣品放置在三維調(diào)整平臺上，系統(tǒng)集成CCD相機可以實時觀測并調(diào)整探針和樣品之間的距離。由于近場探測時，探針和樣品間距幾乎只有幾個um，THz-Cube通過實時自動調(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 | TeraCube Scientific
| TeraCube Scientific M2
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| THz頻譜寬度 | 0.05 - 3THz | 0.05 - 4THz
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| 大樣品尺寸(X,Y,Z) | 20cm×20cm×1cm | 20cm×20cm×1cm
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| 大掃描速度(X,Y) | 200 mm/s
| 200 mm/s
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| 每個像素小掃描時間 | 10 ms
| 10 ms
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| 大掃描范圍(X,Y,Z) | 18 cm, 18 cm, 3 mm
| 18 cm, 18 cm, 3 mm
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| 時域譜掃描范圍 | 1000 ps
| 5-200ps |
| 時域譜小步進長度 | 6.6 fs
| 50fs
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| 小雙向重復(fù)性(X,Y,Z) | ±0.1um，±0.1um，±0.15um | ±0.1um，±0.1um，±0.15um
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| 小步進長度(dx,dy,dz) | 0.1um，0.1um，0.15um | 0.1um，0.1um，0.15um |
時域譜&頻譜數(shù)據(jù)
產(chǎn)品特點
—— 高速連續(xù)掃描、數(shù)據(jù)采集；
—— 光學(xué)形貌探測，使得樣品橫向掃描時可以保持探針和樣品表面距離保持一致；
—— 高動態(tài)范圍鎖相探測
—— 線性偏振切可旋轉(zhuǎn)的太赫茲發(fā)射器，可以做偏振態(tài)獨立測量
—— 集成CCD相機模塊，控制探針頭和樣品位置
—— 控制軟件可自動控制調(diào)節(jié)樣品和探針距離，并進行數(shù)據(jù)采集和分析
樣品測試
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.
