Schönherr, Daniel (2012)
Untersuchung breitbandiger THz-Komponenten: Schottkydetektoren und photokonduktive Elemente.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung
Kurzbeschreibung (Abstract)
Der Terahertz (THz)-Bereich des elektromagnetischen Spektrums bietet aufgrund der besonderen Interaktion zwischen THz-Strahlung und vielen Materialien eine Reihe von interessanten Applikationsmöglichkeiten. Für einen breiten Einsatz fehlen jedoch nach wie vor kosteneffektive und kompakte Komponenten und Systeme. An diesem Punkt setzt die vorliegende Arbeit an. Der erste Teil der Arbeit behandelt die direkte Detektion von THz-Strahlung mittels antennengekoppelten Schottkydioden. Diese bieten im Gegensatz zu anderen Detektoren auch bei Raumtemperatur eine hohe Empfindlichkeit, wodurch eine kryogene Kühlung vermieden wird. Gegenstand der Untersuchung sind InGaAs-basierte Schottkydioden, die zur Rauschminimierung für einen vorspannungsfreien Betrieb optimiert werden können. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass diese Dioden hinsichtlich ihrer Nichtlinearität und ihrer Impedanz für die Detektion von sehr kleinen Wechselfeldern geeignet sind. Daneben werden am Beispiel eines antennengekoppelten Schottkydetektors messtechnische und theoretische Verfahren vorgestellt, um die Hochfrequenzeigenschaften direkter Detektoren zu bestimmen. Dies beinhaltet neben den Fernfeldeigenschaften die absolute Responsivität sowie den Frequenzbereich der Detektion. Der zweite Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf kontinuierlichen photokonduktiven Systemen, welche aufgrund ihrer hohen Bandbreite bei gleichzeitig hoher Frequenzauflösung ideal für spektroskopische Anwendungen sind. Es erfolgt eine Betrachtung von Emitter- und Detektorkonzepten für 1,5um optische Wellenlänge; dabei wird sowohl die THz-Erzeugung mit einem pin-Dioden basierten Emitter als auch die homodyne Detektion mittels des Schottkykontaktes sowie des elektro-optischen Pockels-Effektes demonstriert. Daneben ist die Verbesserung der Messverfahren sowie die Integration photokonduktiver Komponenten Bestandteil der Untersuchungen.
| Typ des Eintrags: | Dissertation | ||||
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| Erschienen: | 2012 | ||||
| Autor(en): | Schönherr, Daniel | ||||
| Art des Eintrags: | Erstveröffentlichung | ||||
| Titel: | Untersuchung breitbandiger THz-Komponenten: Schottkydetektoren und photokonduktive Elemente | ||||
| Sprache: | Deutsch | ||||
| Referenten: | Hartnagel, Prof. Dr. Hans Ludwig ; Jakoby, Prof. Dr.- Rolf | ||||
| Publikationsjahr: | 6 September 2012 | ||||
| Ort: | Darmstadt | ||||
| Datum der mündlichen Prüfung: | 19 September 2011 | ||||
| URL / URN: | urn:nbn:de:tuda-tuprints-31004 | ||||
| Kurzbeschreibung (Abstract): | Der Terahertz (THz)-Bereich des elektromagnetischen Spektrums bietet aufgrund der besonderen Interaktion zwischen THz-Strahlung und vielen Materialien eine Reihe von interessanten Applikationsmöglichkeiten. Für einen breiten Einsatz fehlen jedoch nach wie vor kosteneffektive und kompakte Komponenten und Systeme. An diesem Punkt setzt die vorliegende Arbeit an. Der erste Teil der Arbeit behandelt die direkte Detektion von THz-Strahlung mittels antennengekoppelten Schottkydioden. Diese bieten im Gegensatz zu anderen Detektoren auch bei Raumtemperatur eine hohe Empfindlichkeit, wodurch eine kryogene Kühlung vermieden wird. Gegenstand der Untersuchung sind InGaAs-basierte Schottkydioden, die zur Rauschminimierung für einen vorspannungsfreien Betrieb optimiert werden können. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass diese Dioden hinsichtlich ihrer Nichtlinearität und ihrer Impedanz für die Detektion von sehr kleinen Wechselfeldern geeignet sind. Daneben werden am Beispiel eines antennengekoppelten Schottkydetektors messtechnische und theoretische Verfahren vorgestellt, um die Hochfrequenzeigenschaften direkter Detektoren zu bestimmen. Dies beinhaltet neben den Fernfeldeigenschaften die absolute Responsivität sowie den Frequenzbereich der Detektion. Der zweite Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf kontinuierlichen photokonduktiven Systemen, welche aufgrund ihrer hohen Bandbreite bei gleichzeitig hoher Frequenzauflösung ideal für spektroskopische Anwendungen sind. Es erfolgt eine Betrachtung von Emitter- und Detektorkonzepten für 1,5um optische Wellenlänge; dabei wird sowohl die THz-Erzeugung mit einem pin-Dioden basierten Emitter als auch die homodyne Detektion mittels des Schottkykontaktes sowie des elektro-optischen Pockels-Effektes demonstriert. Daneben ist die Verbesserung der Messverfahren sowie die Integration photokonduktiver Komponenten Bestandteil der Untersuchungen. |
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| Alternatives oder übersetztes Abstract: |
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| Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau |
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| Fachbereich(e)/-gebiet(e): | 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Höchstfrequenzelektronik 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Mikrowellentechnik und Photonik (IMP) > Mikrowellentechnik 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Mikrowellenelektronik 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Mikrowellentechnik und Photonik (IMP) |
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| Hinterlegungsdatum: | 11 Sep 2012 08:27 | ||||
| Letzte Änderung: | 05 Mär 2013 10:03 | ||||
| PPN: | |||||
| Referenten: | Hartnagel, Prof. Dr. Hans Ludwig ; Jakoby, Prof. Dr.- Rolf | ||||
| Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: | 19 September 2011 | ||||
| Export: | |||||
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