Mezcla de fotografías

La fotomezcla es la generación de radiación de onda continua de terahercios a partir de dos láseres. Los haces se mezclan y se enfocan en un dispositivo fotomezclador que genera la radiación de terahercios. Es tecnológicamente importante porque hay pocas fuentes capaces de proporcionar radiación en esta banda de ondas; otras incluyen fuentes electrónicas/de microondas de frecuencia multiplicada, láser de cascada cuántica y láseres pulsados ​​ultracortos con interruptores fotoconductores como los que se utilizan en la espectroscopia de dominio temporal de terahercios . Las ventajas de esta técnica son que se puede ajustar continuamente en el rango de frecuencia de 300 GHz a 3 THz (10 cm ⁻¹ a 100 cm ⁻¹ ) (1 mm a 0,1 mm), y se pueden lograr resoluciones espectrales del orden de 1 MHz. Sin embargo, la potencia alcanzable es del orden de 10 ⁻⁸ W.

Principio

Se requieren dos láseres de onda continua con polarización idéntica ; los láseres con frecuencia ω ₁ y ω ₂ se superponen espacialmente para generar una nota rítmica de terahercios. A continuación, los láseres colineales se utilizan para iluminar un material semiconductor ultrarrápido como GaAs . La absorción fotónica y la corta vida útil del portador de carga dan como resultado la modulación de la conductividad a la frecuencia de terahercios deseada ω _THz = ω ₁ - ω ₂ . Un campo eléctrico aplicado permite convertir la variación de conductividad en una corriente que se irradia mediante un par de antenas. Un dispositivo fotoconductor típico o "fotomezclador" está hecho de GaAs de baja temperatura con una capa metalizada estampada que se utiliza para formar una matriz de electrodos y una antena radiante.

Espectómetro de alta resolución

La fuente de fotomezcla puede entonces formar la base de un espectrómetro láser que puede utilizarse para examinar la firma THz de diversos sujetos, como gases, líquidos o materiales sólidos.

El instrumento se puede dividir en las siguientes unidades funcionales:

• Fuentes láser que proporcionan una nota de pulso de THz en el dominio óptico. Suelen ser dos láseres de infrarrojo cercano y quizás un amplificador óptico.
• El dispositivo fotomezclador convierte la nota sonora en radiación THz, a menudo emitida al espacio libre por una antena integrada.
• Trayectoria de propagación de THz: dependiendo de la aplicación, se utilizan elementos de enfoque adecuados para colimar el haz de THz y permitir que pase a través de la muestra en estudio.
• Detector: con niveles relativamente bajos de potencia disponible, del orden de 1 μW, se requiere un detector sensible para garantizar una relación señal/ruido razonable. Los bolómetros de Si proporcionan una solución para instrumentos no coherentes. Alternativamente, se puede utilizar un segundo dispositivo fotomezclador como detector y tiene la ventaja de permitir la detección coherente.

Referencias

Francis Hindle, Arnaud Cuisset, Robin Bocquet, Gaël Mouret "Terahercios de onda continua mediante fotomezcla: aplicaciones a la detección y cuantificación de contaminantes en fase gaseosa" Comptes Rendus Physique (2007), doi :10.1016/j.crhy.2007.07.009