Titelaufnahme

Titel
High performance terahertz time-domain spectroscopy: Application, control and amplification of few cycle terahertz radiation / Josef Kröll
VerfasserKröll, Josef
Begutachter / BegutachterinUnterrainer, Karl ; Smoliner, Jürgen
Erschienen2007
UmfangIX, 152 S. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Diss., 2007
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)zeitaufgelöste THz-Spektroscopie / optische Systeme / Materialeigenschaften / Halbleiterlaser / dünne Schichten
Schlagwörter (EN)THz time-domain spectroscopy / optical systems / material science / semiconductor lasers / thin layers
Schlagwörter (GND)Spektroskopie / Zeitauflösung / Terahertzbereich
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-15535 Persistent Identifier (URN)
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High performance terahertz time-domain spectroscopy: Application, control and amplification of few cycle terahertz radiation [9.4 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Diese Dissertation ist der Weiterentwicklung von zeitaufgelöster Spektroskopie im Terahertz Frequenzbereich (THz-TDS) gewidmet. Dies wird speziell im Context von Anwendung, Kontrolle und Verstärkung von gepulster THz-Strahlung gezeigt. Am Anfang werden die Grundprinzipien zur Erzeugung und Detektion von THz-Strahlung beschrieben und verglichen. Ausgehend von einem leistungsschwachen THz-TDS System zu Beginn dieser Forschungsarbeit werden alle Fortschritte im Detail beschrieben. Zuerst werden die optischen Eigenschaften von ultra-dünnen Metallschichten an dielektrischen Grenzflächen untersucht. Durch eindimensionale Einengung des Elektronengases kann die elektrische Leitfähigkeit der Metallschicht gezielt vermindert werden. Richtig dimensioniert sind solche Schichten in der Lage, jegliche Reflexion an einem optischen Übergang zu unterdrücken. Da die Phasenanpassungsbedingung nur durch die optischen Eigenschaften am Übergang bestimmt wird, wurde ein frequenzunabhängiger Anti-Reflexionseffekt erreicht, der annähernd bis zur Plasmafrequenz des jeweiligen Metalls reicht.

Im nächsten Teil werden die optischen Eigenschaften von Molekularkristallen anhand von Saccharose erklärt. Zu diesem Zweck wurden Einkristalle gezüchtet und in dünne Plättchen geschnitten. Durch Kombination der orientierungsabhängigen Absorptionsspektren von zwei verschiedenen Orientierungen kann ein dreidimensionales Modell erstellt werden. Die Absorbtionsmoden werden dann der realen Kristallstruktur zugeordnet. Am Ende dieser Arbeit werden die optischen Eigenschaften von Quantenkaskadenlasern untersucht. Durch Einkoppeln von THz-Pulsen in die Laser, können deren Verstärkungsvermögen und Absorbtionsprofil vermessen werden. Weiters werden Effekte wie spektrales oder örtliches Lochbrennen und ein neuer thermisch aktivierter Verlustmechanismus nachgewiesen.

Letzterer Effekt zeigt klar, warum die hier untersuchten Laser keine Emission bei hohen Temperaturen aufweisen.

Zusammenfassung (Englisch)

This thesis is dedicated to the further development of terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS) systems. This is shown in terms of application, control and amplification of few cycle terahertz radiation.

Staring with a low performance on-hand THz-TDS setup all improvements are described in detail which enabled the experiments and measurements shown later in this work. First the optical phase shift effect of ultra-thin metal layers deposited on dielectric optical interfaces is investigated. By confining the electron gas within the metal layer in one dimension its conductivity can be directly reduced down to zero. This results in a new technology of optical phase shift layers. Well dimensioned such layers are capable to suppress any type of reflections at a dielectric/air interface. Second topic are the optical properties of molecular crystals.