Hauptinhalt

Optische Komponenten für den THz-Bereich

Abb.1: Eine THz-Wellenplatte aus Papier

Da THz-Wellen auch als langwelliges Licht angesehen werden kann, können viele aus der Optik bekannten Konzepte für Bauelemente auf den THz-Bereich übertragen werden.

In den letzten Jahren hat das Terahertz-Team der AG Experimentelle Halbleiterphysik eine Vielzahl von Optischen Bauelementen für THz-Wellen entwickelt; günstige Herstellungskosten immer im Auge. Diese Komponenten könnten sich als Schlüsselkomponenten bei der Terahertz-Kommunikationstechnik erweisen.

Zu nennen sind:

Dielektrische Spiegel und Filter (auch schaltbar)

N. Krumbholz et al, Omnidirectional terahertz mirrors: a key element for future THz communication systems, Appl. Phys. Lett. 88, 202905 (2006) [DOI].

F. Rutz et al., Ceramic dielectric mirrors for the terahertz range, Appl. Opt. 45, 8070 (2006)  [DOI].

I.A. Ibraheem et al., Low-Dispersive Dielectric Mirrors for Future Wireless Terahertz Communication Systems, IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 18, 67 (2008)  [DOI].

R. Wilk et al, Liquid crystal based electrically switchable Bragg structure for THz waves, Opt. Exp. 17, 7377 (2009)  [DOI].

C. Jansen et al, Mechanically Flexible Polymeric Compound 1D Photonic Crystals for Terahertz Frequencies, Appl. Phys. Lett. 96, 111108 (2010)  [DOI].

Die erste THz-Linse mit variabler Brennweite

B. Scherger, C. Jördens, and M.Koch, Variable-focus terahertz lens, Opt. Exp.19, 4528 (2011) [DOI].

THz-Linsen und Beugungsgitter aus Polymerpudern oder polymeren Compounds

B. Scherger, M. Scheller, C. Jansen, M. Koch, and K. Wiesauer,  THz lenses made by compression molding of micro-powders, Appl. Opt. 50, 2256 (2011) [DOI].

B. Scherger, S. Wietzke, M. Scheller, N. Vieweg, M. Wichmann, M. Koch, and K. Wiesauer,  Characterization of Micro-Powders for the Fabrication of Compression Molded THz Lenses, J. Infrared Milli Terahz Waves, 32, 943 (2011) [DOI].

B. Scherger, N. Born, C. Jansen, S. Schumann, M. Koch, and K. Wiesauer,  Compression Molded Terahertz Transmission Blaze-Grating, IEEE Terahertz Sci. and Technol. 2, 556 (2012) [DOI].

S.F. Busch, N. Born, M. Koch, B. Fischer,  Terahertz Reflection Gratings Made by Room-Temperature High-Pressure Molding, J. Infrared Milli Terahz Waves, 34, 413 (2013) [DOI].

M. Wichmann, A.S. Mondo, N. Kocic, S. Lippert, T. Probst, M. Schwerdtfeger, S. Schumann,  T. Hochrein, P. Heidemeyer, M. Bastian, G. Bastian and M. Koch,  Terahertz Plastic Compound Lenses, Appl. Opt. 52, 4186 (2013) [DOI].

Frequenzselektive Oberflächen als Filter und zur Sensorik

C. Jansen, I.A.I. Al-Naib, N. Born, and M. Koch,  Terahertz metasurfaces with high Q-factors, Appl. Phys. Lett, 98, 051109 (2011) [DOI].

I. A. I. Al-Naib, C. Jansen, N. Born,   and M. Koch,  Polarization and Angle Independent Terahertz Metamaterials with High Q-factors, Appl. Phys. Lett. 98, 091107 (2011) [DOI].

N. Born, M. Reuter, M. Koch, and M. Scheller,  High-Q terahertz bandpass filters based on coherently interfering metasurface reflections, Optics Letters 38, 908 (2013) [DOI].

N. Born, I. Al-Naib, C. Jansen, T. Ozaki, R. Morandotti, and M. Koch,  Excitation of multiple trapped-eigenmodes in terahertz metamolecule lattices, Appl. Phys. Lett. 104, 101107 (2014) [DOI].

Ein schaltbares Gitter zum Fokussieren und Schwenken von THz-Strahlbündeln

Y. Monnai, K. Altmann, C. Jansen, H. Hillmer, M. Koch, and H. Shinoda, Terahertz beam steering and variable focusing using programmable diffraction gratings, Opt. Exp. 21, 2347 (2013) [DOI].

Eine sehr preisgünstige Verzögerungsstrecke für THz-Pulse

T. Probst, A. Rehn, S.F. Busch, S. Chatterjee, M. Koch, and M. Scheller,  Cost efficient delay generator for fast terahertz imaging, Opt. Lett. 39, 4863 (2014) [DOI].

THz-Optiken aus dem 3D-Drucker

M. Weidenbach, D. Jahn, A. Rehn, S.F. Busch, F. Beltrán-Mejía, J.C. Balzer, and M. Koch, 3D printed dielectric rectangular waveguides, splitters and couplers for 120 GHz, Opt. Exp. 24, 28968 (2016) [DOI].

Einen 3D Drucker zur Herstellung von THz-Optiken einzusetzen, bringt natürlich große Flexibilität und Gestaltungsmöglichkeiten mit sich. Im Moment werden insbesondere die vielen Möglichkeiten, die sich mit diesem Verfahren ergeben ausgelotet.

Abschließend sei noch ein besonders nettes Beispiel der vergangen Jahre genannt, die THz-Wellenplatte aus Papier.

B. Scherger, M. Scheller, N. Vieweg, S.T. Cundiff, and M. Koch,  Paper terahertz wave plate , Optics Express 19, 24884 (2011) [DOI]