DE102008026190B4

DE102008026190B4 - Vorrichtung zum Erzeugen oder Empfangen von Terahertz-Strahlung

Info

Publication number: DE102008026190B4
Application number: DE102008026190A
Authority: DE
Inventors: Ronald Dr. Holzwarth; Rafal Wilk
Original assignee: Menlo Sys GmbH; Menlo Systems GmbH
Current assignee: Menlo Sys GmbH; Menlo Systems GmbH
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2010-10-21
Anticipated expiration: 2028-05-31
Also published as: US20090296197A1; US7965440B2; US20110205618A1; DE102008026190A1; US8619355B2

Abstract

Vorrichtung (2) zum Erzeugen oder Empfangen von elektromagnetischer Strahlung in einem Frequenzbereich von 10 GHz bis 100 THz, mit einem Gehäuse (24) und einer in das Gehäuse (24) führenden Lichtleitfaser (4) zum Leiten von gepulstem Licht mit einer ersten Zentralwellenlänge λ1, wobei im Gehäuse (24) ein Terahertz-Konverter (18) zum Erzeugen oder Empfangen der elektromagnetischen Strahlung im Frequenzbereich von 10 GHz bis 100 THz vorgesehen ist,
und wobei in dem Gehäuse (24) zwischen dem Ende (10) der Lichtleitfaser (4) und dem Terahertz-Konverter (18) ein Frequenzwandler (16) zum Wandeln der Frequenz des die Lichtleitfaser (4) verlassenden Lichts zu einer zweiten Zentralwellenlänge λ2 so angeordnet ist, dass der Terahertz-Konverter (18) von dem frequenzgewandelten Licht beaufschlagt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Terahertz-Konverter (18) relativ zum Gehäuse (24) um die optische Achse (19) des ihn beaufschlagenden Lichts rotierbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen oder Empfangen von elektromagnetischer Strahlung im Terahertzbereich, d. h. in einem Frequenzbereich von 10 GHz bis 100 THz.
Im elektromagnetischen Spektrum befindet sich die Terahertz-Strahlung zwischen den Mikrowellen und der infraroten beziehungsweise sichtbaren optischen Strahlung. Obwohl bereits in dem Artikel ”Far-Infrared Time-domain Spectroscy with Terahertz beams of dielectrics and semi conductors von D. Grischkowsky in J. Opt. Soc. Am. B/Vol. 7, Nr. 10/Oktober 1990, die Anwendung von Terahertz-Strahlung für die Zeitbereichs-Spektroskopie (time-domain spectroscopy, TDS) beschrieben wurde, kamen Terahertzwellen kaum zum Einsatz, da das Erzeugen der Terahertz-Strahlung technologisch bis vor kurzem sehr aufwändig war. Zum Durchbruch verhalf der Terahertz-Technologie erst die Erkenntnis, dass Terahertz-Strahlung erzeugt werden konnte, indem ultrakurze Laserpulse (d. h. Laserpulse mit einer Dauer von weniger als zehn Pikosekunden) auf ein geeignetes nichtlineares Material oder in ein fotoleitendes Halbleiter-Element eingestrahlt werden, d. h. zwischen die beiden auf einem Halbleitermaterial vorgesehenen Elektroden einer Dipolantenne. Letzteres ist beispielsweise in der US 5,729,017 A beschrieben. Grundlagen zum Erzeugen und Anwenden von Terahertz-Strahlung sind beschrieben in dem Lehrbuch ”Terahertz Sensing Technology, Volume 1: Electronic Devices and Advanced Systems Technology”, D. L. Woolard et al, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. 2003.
Die beiden wichtigsten Anwendungsgebiete für Terahertz-Strahlung sind mittlerweile bildgebende Verfahren – wie in der US 5,710,430 A beschrieben – und Spektroskopie-Verfahren, die beispielsweise in der US 5,789,750 A beschrieben sind. Der Vorteil der Terahertz-Strahlung im Vergleich zu anderer elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise Röntgenstrahlung, besteht darin, dass die Absorptionsspektren vieler Stoffe im Terahertz-Bereich stark moduliert sind und somit einen charakteristischen Verlauf haben. Zudem dringen Terahertzwellen durch die meisten nichtmetallischen Objekte wie Papier, Karton, Plastik sowie einige Halbleiter-Materialien nahezu ungehindert hindurch. Aus diesen Gründen eignet sich Terahertz-Strahlung besonders gut für zerströungsfreie Prüfverfahren oder die Detektion von bestimmten Gasen oder Feuchtigkeit.
Je breiter das Feld von potentiellen Anwendungen wird, desto interessanter wird es, die Terahertz-Strahlung möglichst wartungsarm, günstig und in möglichst kleinen Baueinheiten erzeugen zu können. Eine unter diesen Gesichtspunkten gestaltete, gattungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen oder Empfangen von elektromagnetischer Strahlung im Terahertzbereich wird in der EP 1 230 578 B1 beschrieben. Dabei ist ein Kopplungsende einer Lichtleitfaser in ein Gehäuse hineingeführt. Eine vergleichsweise voluminöse Relais-Optik fokussiert die aus der Lichtleitfaser austretenden, ultrakurzen Lichtpulse auf eine Terahertz Konverter. Bei diesem Terahertz-Konverter kann es sich wie auch bei der vorliegenden Erfindung – bspw. um ein fotoleitendes Element gemäß US 5,729,017 A , US 5,420,595 A , US 5,663,669 A , Appl. Phys. Lett. 45, S. 284, 1984, bzw. Appl. Phys. Lett. 55, S. 337, 1989, oder um eine elektrooptische oder magnetooptische Vorrichtung gemäß US 5,952,818 A oder US 6,111,416 A handeln.
Handelt es sich beispielsweise um ein fotoleitendes Element, liegt in oder auf einem Halbleitermaterial eine elektrisch leitfähige Dipolantenne vor, deren beide Pole nur wenige Mikrometer voneinander beabstandet sind. Durch die Relais-Optik werden die ultrakurzen Laserpulse zwischen die beiden Elektroden fokussiert, um dort schlagartig freie Elektronen freizusetzen. Liegt an den beiden Elektroden der Dipolantenne eine Spannung an, führt dies gemäß den Maxwell-Gleichungen zu einem schlagartigen Stromfluss und dadurch zum Aussenden von Terahertz-Strahlen. Die Dipolantenne dient in diesem Fall als Emitter. Liegt keine Spannung an, können die an der Dipolantenne erzeugten, freien Elektronen zum Detektieren von eintreffender Terahertz-Strahlung verwendet werden – die Antenne dient in diesem Fall als Empfänger für die Terahertz-Strahlung. Die EP 1 230 578 B1 regt an, durch die gemeinsame Unterbringung der Terahertz-Konverter mit der Relais-Optik und dem Koppelende der Lichtleitfaser in einem Gehäuse ein vergleichsweise kompaktes Modul zur Verfügung zu stellen. Auch wenn die EP 1 230 578 B1 erste Schritte unternimmt hin zu einer auch industriell einsetzbaren Terahertz-Quelle, bleibt in dieser Hinsicht dennoch ein Verbesserungspotential. Die WO 2007/143542 A2 offenbart die Frequenzverdopplung von Femtosekundenpulsen eines erbium-dotierten Faserlasers, um mittels der frequenzverdoppelten Pulse Terahertz-Strahlung zu erzeugen.
Bei der US 2005/0100866 A1 geht es um einen Terahertz-Emitter, der in Form einer Sonde beispielsweise in den menschlichen Körper eingeführt werden kann.
Die US 6,014,249 A bezieht sich auf die Temperaturabhängigkeit der Frequenzverdopplung von ultrakurzen Laserpulsen. Dort ist eine Heizung vorgesehen, um die Temperatur des Frequenzverdopplerkristalls und dadurch die Wellenlänge des ausgestrahlten Lichts zu steuern.
Die WO 2007/082371 A1 beschreibt den Einsatz von polarisierter Strahlung, auch polarisierter Terahertz-Strahlung, zum Messen der Faser-Orientierung in Werkstoffen wie Holz oder Papier.
Die herkömmlichen Terahertz-Quellen zeigen noch an diversen Punkten Verbesserungspotential, insbesondere hinsichtlich ihrer Handhabbarkeit.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, mit konstruktiv möglichst einfachen Mitteln eine Vorrichtung zum Erzeugen oder Empfangen von Terahertz-Strahlung zur Verfügung zu stellen, die hinsichtlich eines kompakten Aufbaus und eines wartungsarmen, zuverlässigen Betriebs sowie hinsichtlich ihrer optischen Effizienz und der Vielfalt ihrer Einsatzmöglichkeiten weiter optimiert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 26. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die vorliegende Erfindung besteht folglich in einer Vorrichtung zum Erzeugen oder Empfangen von elektromagnetischer Strahlung in einem Frequenzbereich von 10 GHz bis 100 THz. Diese Vorrichtung kann beispielsweise in bildgebenden oder Spektroskopie-Verfahren je nach Konfiguration des von ihr umfassten Terahertz-Konverters als Quelle oder als Empfänger für Terahertz-Strahlung dienen. Der Terahertz-Konverter befindet sich in einem Gehäuse, in das mittels einer Lichtleitfaser gepulstes Licht mit einer ersten Wellenlänge λ1 geführt wird. Bei dieser Wellenlänge λ1 kann es sich um die Zentralwellenlänge der eingestrahlten, ultrakurzen Laserpulse handeln.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, im Gehäuse zwischen dem Ende der Lichtleitfaser und dem Terahertz-Konverter einen Frequenzwandler anzuordnen, der die Frequenz des eingestrahlten Laserlichts hin zu einer zweiten Wellenlänge λ2 wandelt. Diese optischen Elemente sind innerhalb des Gehäuses außerdem so angeordnet, dass der Terahertz-Konverter von dem frequenzgewandelten Licht mit der Wellenlänge λ2 beaufschlagt wird. Frequenz f und Wellenlänge λ des Lichts sind selbstverständlich über die Lichtgeschwindigkeit c gemäß f = c/λ umrechenbar.
Für den Fachmann scheint das Einfügen eines Frequenzwandlers vor die Terahertz-Konverter dem Zweck der EP 1 230 578 B1 zu widersprechen, die Komplexität der Terahertz-Quelle beziehungsweise des Terahertz-Empfängers möglichst gering zu halten. Überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, dass der geringfügige Zuwachs an Komplexität zu einer bedeutenden Steigerung der optischen Effizienz der Terahertz-Quelle führt. Diese Effizienzsteigerung beruht darauf, dass der Frequenzwandler die Verwendung unterschiedlicher Wellenlängen in der Lichtleitfaser beziehungsweise an der Terahertz-Konverter ermöglicht, da für jedes Element nun jeweils die Wellenlänge mit der höchsten Effizienz verwendet werden kann.
Bei dem Frequenzwandler kann es sich um einen Frequenz-Schieber handeln, der die zentrale Wellenlänge (beispielsweise durch einen Soliton-Raman-Shift) zu anderen Wellenlängen verschiebt, oder um einen Frequenz-Vervielfacher. Erfindungsgemäß wird wegen seiner hohen Effizienz bevorzugt ein Frequenzverdoppler eingesetzt.
Bereits bekannt ist, dass die Erzeugung von Terahertz-Strahlung an einem fotoleitenden Element (d. h. einer fotoleitenden Antenne) bei einer eingestrahlten, optischen Wellenlänge von etwa 800 nm in GaAs besonders effizient ist und die Terahertz-Strahlung mit einem besonders breiten Spektrum erzeugbar ist. Ein Frequenzverdoppler als erfindungsgemäßer Frequenzwandler gestattet es nun, Licht mit einer ersten Wellenlänge λ1 von etwa 1500 bis 1700 nm in der Lichtleitfaser zu führen, bevor dieses Licht im Frequenzverdoppler zu einer für die Terahertz-Generierung besonders effizienten, zweiten Wellenlänge λ2 von etwa 750 bis 850 nm umgewandelt wird. Dies hat den Vorteil, dass ultrakurze Laserpulse mit einer Wellenlänge im Bereich von 1500 bis 1700 nm nicht nur sehr effizient erzeugt werden können, beispielsweise bei einer Wellenlänge von etwa 1560 nm mit einem Erbium-dotierten Faserlaser, sondern dieses Licht kann zudem auch nahezu dispersionsfrei in Lichtleitfasern geführt werden. Alternativ könnten beliebige andere Kombinationen von Wellenlängen λ1 und λ2 verwendet werden. Beispielsweise könnte als Lichtquelle ein Ytterbium-Laser mit einer Zentralwellenlänge von 1050 nm verwendet werden, dessen Licht in einem Frequenzverdoppler eine neue Zentralwellenlänge von 525 nm erhält.
Besonders robust und kompakt wird die Vorrichtung, wenn der Frequenzwandler beziehungsweise Frequenzverdoppler ein Kristall ist.
Für die Frequenzverdopplung eignen sich wegen ihrer hohen Konversions-Effizienz insbesondere Barium-Beta-Borat-Kristalle (BBO-Kristalle) oder periodisch gepolte Lithium-Niobat-Kristalle (PPLN-Kristalle). Im letzteren Fall haben die Bereich unterschiedlicher Polung oder Ausrichtung vorzugsweise Dicken von etwa 18 bis 20 μm.
Der gesamte Frequenzwandler hat vorzugsweise in einer Richtung parallel zur Ausbreitungsrichtung des Lichts eine Dicke von lediglich 50 μm bis 1 mm, vorzugsweise zwischen 100 und 300 μm. Bei diesen Stärken hat der Frequenzwandler, insbesondere wenn es sich um einen Kristall handelt, noch eine ausreichende Stabilität und Effizienz. Gleichzeitig wird jedoch eine Strahlaufweitung im Frequenzwandler weitgehend vermieden.
Ebenfalls zum Vermeiden einer zu grollen Strahlaufweitung, gleichzeitig jedoch auch im Hinblick auf eine möglichst kompakte Bauweise ist es besonders günstig, wenn der Frequenzwandler in einem Abstand von höchsten 2 cm von dem Terahertz-Konverter und/oder in einem Abstand von höchstens 2 cm von dem Ende der Lichtleitfaser entfernt angeordnet ist.
Sofern es für erforderlich erachtet wird, einer Strahlaufweitung weiter entgegenzuwirken, könnte zwischen dem Ende der Lichtleitfaser und dem Frequenzwandler und/oder zwischen dem Frequenzwandler und dem Terahertz-Konverter eine fokussierende Optik angeordnet sein.
Vorzugsweise ist die Fokussieroptik eine Gradientenindexlinse oder sie weist eine solche Gradientenindexlinse auf. Solche GRIN-Linsen fokussieren das Licht nicht durch eine gekrümmte Oberfläche, sondern durch einen sich in radialer Richtung ändernden Brechungsindex. Aufgrund ihrer Geometrie lassen sie sich besonders gut an Lichtleitfasern und/oder frequenzwandelnde Kristalle anschließen. Alternativ könnten asphärische Linsen verwendet werden.
In einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung ist der Frequenzwandler direkt an dem Terahertz-Konverter angrenzend angeordnet. Auf diese Weise wird die Vorrichtung besonders kompakt, und ihre Komplexität verringert sich, da zwischen dem Frequenzwandler und dem Terahertz-Konverter kein weiteres optisches Element wie eine Fokussierlinse mehr angeordnet ist. Bei entsprechender Vor-Fokussierung oder bei entsprechend dünn gestaltetem Frequenzwandler ist die Strahlaufweitung durch den Frequenzwandler so gering, dass die Lichtintensität und somit die Effizienz der Terahertz-Erzeugung in dem Terahertz-Konverter weiterhin sehr hoch sind.
Ebenso kann die erfindungsgemäße Vorrichtung kompakter gestaltet und weniger komplex werden, indem der Frequenzwandler direkt an das Ende der Lichtleitfaser angrenzend angeordnet ist. In einem speziellen Anwendungsfall ist folglich der gesamte Bereich zwischen dem Ende der Lichtleitfaser und dem Terahertz-Konverter vom Frequenzwandler eingenommen.
Sind die optischen Elemente, zu denen das Ende der Lichtleiffaser, der Frequenzwandler, der Terahertz-Konverter und eventuelle Fokussieroptiken zählen, voneinander beabstandet, könnten die Zwischenräume durch für die jeweilige Wellenlänge λ1 oder λ2 transparente Zwischenstücke überbrückt werden, um auf diese Weise die Abstände zwischen den optischen Elementen unveränderlich festzulegen. Besonders vorteilhaft ist dies, wenn durch die Positionierung der optischen Elemente die Lage des Fokus festgelegt werden soll, beispielsweise innerhalb des Frequenzwandlers, um dort eine möglichst effiziente Frequenz-Konversion zu erzielen.
Im Idealfall könnten so sämtliche Zwischenräume zwischen den optischen Elementen durch transparente Zwischenstücke überbrückt sein.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Terahertz-Konverter relativ zum Gehäuse um die optische Achse des eingestrahlten und den Terahertz-Konverter beaufschlagenden Lichts rotierbar. Handelt es sich bei dem Terahertz-Konverter um eine Terahertz-Quelle beziehungsweise einen Terahertz-Empfänger mit einem fotoleitenden Element, ist die Polarisationsrichtung des ausgestrahlten beziehungsweise empfangenen Lichts abhängig von der Drehstellung des Terahertz-Konverters. Ein rotierbarer Terahertz-Konverter erlaubt es nun, die Polarisationsrichtung der ausgesendeten beziehungsweise empfangenen Terahertz-Strahlung einzustellen und gezielt zu verändern. Eine solche Vorrichtung eröffnet ein völlig neues Feld in der Polarisations-Spektroskopie mit Terahertz-Strahlung.
Vorzugsweise ist das Ende der Lichtleiffaser in einer Ferrule angeordnet. Eine solche Ferrule (beziehungsweise ein anderes Befestigungselement) verstärkt das Ende der Lichtleitaser und erleichtert dessen Anbringung und Anordnung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Für den Zusammenbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es besonders günstig, wenn die Ferrule, der Frequenzwandler und der Terahertz-Konverter gemeinsam in einer im Gehäuse aufzunehmenden Hülse angeordnet sind, da sie so gemeinsam als Modul ins Gehäuse einsetzbar sind.
Bei der Hülse kann es sich beispielsweise um einen Hohlzylinder handeln.
Zweckmäßig ist es, wenn die Hülse um ihre Längsachse drehbar ist. Auf diese Weise kann die Drehstellung des Terahertz-Konverters und damit dessen Polarisationsrichtung verändert werden. An der Ausbreitungsrichtung des Lichts innerhalb der Hülse ändert sich dabei nichts, weil die optische Achse des Lichts im Idealfall mit der Längsachse der Hülse übereinstimmt.
Bei einer drehbaren Hülse erleichtert es die Handhabung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wenn eine Anzeige zum Anzeigen der Drehstellung der Hülse vorgesehen ist, insbesondere zum Anzeigen der Drehstellung des Terahertz-Konverters relativ zum Gehäuse. Der Bediener der Vorrichtung kann auf diese Weise sehr schnell die eingestellte Polarisationsrichtung des Terahertz-Konverters erkennen.
Für die Lichtleitfaser eignet sich besonders gut eine polarisationserhaltende Faser. Sie ermöglicht es, dem Frequenzwandler polarisiertes Licht zuzuführen, was dort zu einer Effizienzsteigerung bei der Frequenz-Konversion führt.
Besondere Vorteile entfaltet die erfindungsgemäße Vorrichtung, wenn es sich bei der Lichtleitfaser um eine Null-Dispersions-Faser (”Zero Dispersion Fiber”) handelt, oder wenn die Lichtleitfaser aus mindestens zwei Abschnitten besteht, in denen die (Gruppengeschwindigkeits-)Dispersion unterschiedliches Vorzeichen hat und deren Dispersion sich insgesamt gegenseitig kompensiert. Auf diese Weise können dem Frequenzwandler Dispersions-kompensierte und folglich besonders kurze Pulse zugeführt werden, was wiederum die Effizienz der Frequenz-Konversion steigert.
Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Systems für die Terahertz-Spektroskopie,
2 einen Horizontalschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen oder Empfangen von Terahertz-Strahlung,
3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
5 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
6 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
7 eine perspektivische Ansicht des in 6 gezeigten Ausführungsbeispiels, und
8 ein siebtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in schematischer Darstellung ein System 1 zur Terahertz-Spektroskopie unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zum Erzeugen oder Empfangen von elektromagnetischer Strahlung im Terahertz-Bereich, d. h. im Frequenzbereich von 10 GHz bis 100 THz. Ein herkömmliches System mit gleichem Aufbau, jedoch ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung 2, ist beispielsweise in der US 5,789,750 A beschrieben.
Das System 1 verfügt über einen Ultrakurzpuls-Laser 3, beispielsweise einen Femtosekundenlaser. Der Ultrakurzpuls-Laser 3 erzeugt Laserpulse mit einer Dauer von weniger als zehn Pikosekunden und mit einer Zentralwellenlänge von λ1. Bei dem Ultrakurzpulslaser kann es sich erfindungsgemäß beispielsweise um einen Erbium-dotierten Faserla ser mit einer Zentralwellenlänge λ1 von etwa 1560 nm handeln, oder um einen Ytterbium-Laser mit einer Zentralwellenlänge λ1 von zirka 1050 nm.
Ein Strahlteiler (nicht dargestellt) teilt den vom Ultrakurzpulslaser 3 erzeugten Lichtstrahl in zwei Teile auf. Jeder der Teilstrahlen wird in eine Lichtleitfaser 4 eingekoppelt. Die Lichtleitfaser 4 ist optimiert von Führen von Licht mit einer Wellenlänge von λ1. Insbesondere ist die Lichtleitfaser 4 dazu ausgelegt, dass die Gruppengeschwindigkeitsdispersion (GVD) über ihre gesamte Länge möglichst nahe bei Null liegt, d. h. möglichst vollständig kompensiert ist. Zu diesem Zweck kann es sich bei der Lichtleitfaser 4 um eine sogenannte ”Zero Dispersion Fiber” handeln. Da diese Fasern jedoch zum Teil unerwünschte, nichtlineare Nebeneffekte haben, besteht die Lichtleitfaser 4 vorzugsweise aus zwei oder mehr Abschnitten, in denen die Gruppengeschwindigkeitsdispersion unterschiedliches Vorzeichen hat. Die Längen dieser Abschnitte sind so aufeinander abgestimmt, dass die gesamte Gruppengeschwindigkeitsdispersion möglichst nahe bei Null liegt. Darüber hinaus handelt es sich bei der Lichtleitfaser 4 vorzugsweise um eine polarisationserhaltende Faser. Alternativ können Polarisationssteller an der Lichtleitfaser 4 verwendet werden.
Das System 1 zur Terahertz-Spektroskopie verfügt über zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen 2. Eine der beiden Lichtleitfasern 4 wird direkt einer der beiden Vorrichtungen 2a zugeführt. Das Eintreffen eines ultrakurzen Laserpulses führt in dieser Vorrichtung 2a zum Ausstrahlen eines Pulses im Terahertz-Frequenzbereich. Die Vorrichtung 2a dient folglich im Spektroskopie-System 1 als Sender der Terahertz-Strahlung.
Die zweite, vom Ultrakurzpulslaser 3 ausgehende Lichtleitfaser 4 entspricht in ihren optischen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Dispersion und der polarisationserhaltenden Eigenschaften, der ersten Lichtleitfaser 4. Im Unterschied zur ersten Faser führt die zweite Lichtleitfaser 4 über eine optische Verzögerungsstrecke 5 zu einer zweiten, erfindungsgemäßen Vorrichtung 2b. Beim Eintreffen eines Laserpulses mittels der Lichtleitfaser 4 erzeugt die Vorrichtung 2b in Abhängigkeit von gleichzeitig eintreffender Terahertz-Strahlung ein Messsignal. Innerhalb des Spektroskopie-Systems 1 dient die Vorrichtung 2b folglich als Terahertz-Empfänger beziehungsweise als Messkopf.
Die von der ersten Vorrichtung 2a erzeugte Terahertz-Strahlung durchläuft bis zur zweiten Vorrichtung 2b eine Terahertz-Messstrecke 6. Eine erste Terahertz-Optik 7, beispielsweise ein Off-axis-Parabolspiegel oder ein Paar solcher Parabolspiegel, bündelt die Terahertz-Strahlung zu einer Probe 8. Hinter der von der Terahertz-Strahlung durchleuchteten Probe 8 durchläuft die Terahertz-Strahlung eine weitere Terahertz-Optik 7, beispielsweise weitere Off-axis-Parabolspiegel, die die Strahlung zur zweiten Vorrichtung 2b bündelt. In einem einfacheren Fall ist die Terahertz-Optik 7 lediglich eine Kunststofflinse, z. B. aus PE, PP oder Zeonex.
Nicht dargestellt in 1 sind beispielsweise Steuer- und Auswerteeinrichtungen für das System 1.
2 zeigt einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zum Senden oder Empfangen von Terahertz-Strahlung. Benachbart zum Ende 10 der Lichtleitfaser 4 ist ein mehrere Zentimeter langer Abschnitt der Lichtleitfaser 4 in eine Ferrule 11 eingebettet, beispielsweise eine Glas-Ferrule. Die Lichtleitfaser 4 liegt dabei auf der Mittelachse der zylindrischen Ferrule 11. Das Ende 10 der Lichtleitfaser 4 ist bündig mit der kreisförmigen Vorderfläche der Ferrule 11.
Die Ferrule 11 befindet sich in einer zylindrischen Durchgangsbohrung 12 innerhalb eines Mantels beziehungsweise einer Hülse 13. Die Hülse 13 kann beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial geformt sein. Auch die Hülse 13 hat eine zylindrische Umfangsfläche. Die Durchgangsbohrung 12 befindet sich auf der Mittelachse der Hülse 13, so dass die Lichtleitfaser 4 auf der Mittelachse der Hülse 13 geführt ist.
An der in 2 linken Außenfläche der Hülse 13 befindet sich eine gestufte Ausnehmung 14. In dem tieferen Bereich 15 der Ausnehmung 14 ist ein Frequenzwandler 16 angeordnet. Er dient dazu, das mittels der Lichtleitfaser 4 herangeführte Laserlicht mit der Zentralwellenlänge λ1 zu einem möglichst großen Prozentsatz umzuwandeln zu Licht mit einer Zentralwellenlänge einer anderen Wellenlänge λ2, bei der ein im vorderen Bereich 17 der Ausnehmung 14 angeordneter Terahertz-Konverter 18 besonders effizient ist.
Beim Frequenzwandler 16 handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um einen nichtlinearen Kristall zur Frequenzverdopplung. Die Wellenlänge λ2 ist folglich halb so groß wie die Wellenlänge λ1. Der Frequenzverdoppler 16 kann an den Boden der Ausnehmung 14 angeklebt sein. Die Dicke des Frequenzverdopplers 16, d. h. seine Ausdehnung entlang der optischen Achse 19 der Vorrichtung 2, entspricht genau der Tiefe des tieferen Bereichs 15 der Ausnehmung 14. Auf diese Weise kann der Frequenzverdoppler 16 den gesamten Raum zwischen dem Ende 10 der Lichtleitfaser 4 und dem Terahertz-Konverter 18 einnehmen, wenn dieser auf dem Boden des vorderen Bereichs 17 der Ausnehmung 14 aufliegt. Der Terahertz-Konverter 18 kann auf dem Boden der Ausnehmung 14 ebenfalls festgeklebt sein.
Bei dem Terahertz-Konverter 18 kann es sich prinzipiell um jede geeignete Einrichtung zum Umwandeln von optischer Strahlung in Terahertz-Strahlung beziehungsweise umgekehrt handeln, beispielsweise um eine Dipolantenne in einem GaAs-Halbleiter, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Eine elektrische Leitung 20 ist durch die Hülse 13 geführt und kontaktiert den Terahertz-Konverter 18. Auf der vom Terahertz-Konverter 18 abgewandten Seite der Hülse 13 befindet sich ein elektrischer Verbinder 21, mittels dessen am Terahertz-Konverter 18 entweder eine Vorspannung angelegt werden oder vom Terahertz-Konverter ein elektrischer Strom abgegriffen werden.
In Abhängigkeit von diesen beiden Konfigurationen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 2 entweder als Terahertz-Sender 2a oder als Terahertz-Empfänger beziehungsweise Messkopf 2b dienen.
Vor dem Terahertz-Konverter 18 ist eine hyper-hemisphärische Linse 22 aus beispielsweise Silizium angeordnet. Sie dient dazu, Totalreflexionen innerhalb des Terahertz-Konverters 18 zu vermeiden und somit den Austritt der Terahertz-Strahlung zu ermöglichen. Gleichzeitig führt die Linse 22 zu einer gewissen Kollimation der austretenden Terahertz-Strahlung.
Die Hülse 13 ist in einer Öffnung 23 in einem Gehäuse 24 der Vorrichtung 2 aufgenommen. Ein Pfeil P deutet an, dass die Hülse 13 im vorliegenden Ausführungsbeispiel innerhalb der Öffnung 23 um die optische Asche 19 rotierbar gelagert ist. Die Drehstellung des Terahertz-Konverters 18 bestimmt die Polarisationsrichtung der austretenden Tera hertz-Strahlung beziehungsweise der empfangbaren Terahertz-Strahlung. Eine Drehung der Hülse 13 in Richtung des Pfeils P (oder in umgekehrter Richtung) bewirkt eine Änderung der Drehstellung des Terahertz-Konverters 18 und folglich eine Änderung der Polarisationsrichtung. Am Gehäuse 24 oder an der Hülse 13 kann eine Anzeige zum Anzeigen der Drehstellung der Hülse 13 beziehungsweise des Terahertz-Konverters 18 relativ zum Gehäuse 24 vorgesehen sein.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 hat der lichtleitende Kern der Lichtleitfaser 4 einen Durchmesser von etwa 10 μm. Da der Frequenzverdoppler 16 nur eine Dicke von zirka 100 bis 300 μm hat, weitet sich der Lichtstrahl beim Durchlaufen des Frequenzverdopplers 16 kaum auf. Wenn das frequenzverdoppelte Licht am Terahertz-Konverter 18 eintrifft, ist die Fleckgröße des Lichts folglich noch nicht viel größer als etwa 20 μm, möglicherweise sogar noch kleiner. Auch ohne Fokussier- oder Abbildungsoptiken kann im vorliegenden Ausführungsbeispiel daher eine vergleichsweise geringe Fleckgröße an dem Terahertz-Konverter 18 und somit eine hohe Effizienz der Terahertz-Erzeugung erzielt werden. Der Terahertz-Konverter 18 selbst ist bei der ersten Wellenlänge λ1 weitgehend insensitiv und transparent. Der nicht frequenzverdoppelte Anteil der Laserstrahlung geht somit weitgehend ungehindert durch den Terahertz-Konverter 18 hindurch.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2. Es entspricht dem ersten Ausführungsbeispiel bis auf folgende Aspekte.
Im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel hat die Hülse 13 eine größere Länge. Vor allem jedoch ist die Ferrule 11 mit dem Ende 10 der Lichtleitfaser 4 nicht mehr in direktem Kontakt mit dem Frequenzwandler 16, sondern vom Frequenzwandler 16 beabstandet. Zwischen der Ferrule 11 und dem Frequenzwandler 16 ist in der Durchgangsbohrung 12 der Hülse 13 eine Fokussier- oder Abbildungsoptik 25 vorgesehen, d. h. eine Relais-Optik 25. In den Bereichen zwischen der Ferrule 11 und der Fokussieroptik 25 sowie zwischen der Fokussieroptik 25 und dem Frequenzwandler 16 sind jeweils Luftspalte 27 vorhanden. Die Fokussieroptik 25 dient dazu, das aus der Lichtleitfaser 4 austretende Licht auf den Frequenzwandler 16 zu bündeln, vorzugsweise in die Mitte oder nahe des dem Terahertz-Konverter 18 zugewandten Endes des Frequenzwandlers 16.
4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2. Es entspricht weitgehend dem zweiten Ausführungsbeispiel. Allerdings sind im dritten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 2 keine Luftspalte mehr in der Durchgangsbohrung 12 vorhanden. Stattdessen liegt die Fokussier- und Abbildungsoptik 25 direkt am Frequenzwandler 16 an, und der Bereich zwischen der Ferrule 11 und der Fokussieroptik 25 ist vollständig ausgefüllt durch ein transparentes Zwischenstück 26, einen sogenannten ”Spacer”, der beispielsweise aus Glas bestehen kann. Der Vorteil dieses dritten Ausführungsbeispiels liegt darin, dass beim Zusammenbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 die Fokussieroptik 25, das Zwischenstück 26 und die Ferrule 11 direkt aneinandergeschoben werden können, so dass sie sofort ihren vorbestimmten Abstand voneinander erhalten und diesen auch später sicher beibehalten. Wegen des durch das Zwischenstück 26 eingehaltenen Abstands kann das Licht zudem besser (d. h. kleiner) fokussiert werden, was die Effizienz der Frequenzwandlung steigert.
In 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zu sehen. Im Unterschied zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen ist hier der Frequenzwandler 16 vom Terahertz-Konverter 18 beabstandet. Der Frequenzwandler 16 kann beispielsweise in einen dafür vorgesehenen Schlitz 28 in die Hülse 13 eingesetzt sein.
Sowohl zwischen der Ferrule 11 mit dem Ende 10 der Lichtleitfaser 4 und dem Frequenzwandler 16, als auch zwischen dem Frequenzwandler 16 und dem Terahertz-Konverter 18 ist jeweils eine Fokussier- oder Abbildungsoptik 25 vorhanden, d. h. eine Relais-Optik. Die erste Relais-Optik 25a bündelt das aus der Lichtleitfaser 4 austretende Licht auf den Frequenzwandler 16. Die zweite Fokussieroptik 25b bündelt das aus dem Frequenzwandler 16 austretende Licht auf den Terahertz-Konverter 18. Während die erste Fokussieroptik auf eine Wellenlänge von λ1 optimiert ist, ist die zweite Fokussieroptik 25 auf die Wellenlänge λ2 des frequenzgewandelten Lichts optimiert. Die Fokussieroptiken 25a, 25b können jeweils asphärische oder Gradientenindex-Linsen umfassen. In den Abschnitten zwischen der Ferrule 11 und der ersten Fokussieroptik 25a, zwischen der ersten Fokussieroptik 25a und dem Frequenzwandler 16, zwischen dem Frequenzwandler 16 und der zweiten Fokussieroptik 25b, sowie zwischen der zweiten Fokussieroptik 25b und dem Terahertz-Konverter 18 sind jeweils Luftspalte 27 vorhanden.
6 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2. Es entspricht weitgehend dem vierten Ausführungsbeispiel – bis darauf, dass innerhalb der Durchgangsbohrung 12 zwischen der Ferrule 1 und dem Terahertz-Konverter 18 keine Luftspalte 27 mehr vorhanden sind. Stattdessen liegen die Fokussieroptiken 25a, 25b unmittelbar am Frequenzwandler 16 beziehungsweise an dem Terahertz-Konverter 18 an. Die Bereiche zwischen der Ferrule 11 und der ersten Fokussieroptik 25a, beziehungsweise zwischen dem Frequenzwandler 16 und der zweiten Fokussieroptik 25b sind überbrückt durch transparente Zwischenstücke 26. In dieser Hinsicht bietet das fünfte Ausführungsbeispiel die gleichen Vorteile wie das dritte Ausführungsbeispiel.
7 zeigt das fünfte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 noch einmal in perspektivischer Darstellung. Der besseren Übersicht sind die optischen Elemente innerhalb der Durchgangsbohrung 12 der Hülse 13 voneinander beabstandet dargestellt.
Die Lichtleitfaser 4, die das Licht der ersten Wellenlänge λ1 transportiert, führt auf der linken Seite in die Vorrichtung 2 hinein. Der Endabschnitt der Lichtleitfaser 4 ist eingebettet in die Ferrule 11. Das aus dem Kern 29 der Lichtleitfaser 4 austretende Licht durchläuft ein transparentes Zwischenstück 26 und wird von der ersten Fokussieroptik 25a auf den Frequenzwandler 16 gebündelt. Dort wird die Frequenz des Lichts gewandelt, so dass ein möglichst großer Anteil des Lichts den Frequenzwandler 16 mit einer zweiten Wellenlänge λ2 verlässt. Dieses Licht (sowie der verbleibende Anteil des Lichts mit der ursprünglichen Wellenlänge λ1) durchläuft ein weiteres Zwischenstück 26. Das Licht der Wellenlänge λ2 wird anschließend durch eine zweite Fokussieroptik 25b auf den Terahertz-Konverter 18 gebündelt. Die dort erzeugten Terahertz-Strahlen verlassen die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die Terahertz-Linse 22.
8 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht weitgehend dem fünften Ausführungsbeispiel, mit folgenden Änderungen. In unmittelbarer Nähe des Frequenzwandlers 16 ist ein Temperatursensor 30 angeordnet, der ebenfalls über elektrische Leitungen 20 kontaktiert ist und der die Temperatur des Frequenzwandlers 16 ermittelt und überwacht. Am Gehäuse 24 ist in unmittelbarer Nähe des Frequenzwandlers 16 ein Heizelement 31 vorgesehen, beispielsweise ein ringförmig um den Frequenzwandler 16 gelegtes, elektrisches Widerstands-Heizelement 31. Unter Berücksichtigung des von dem Temperatursensor 30 erhaltenen Signals kann das Heizelement 31 so angesteuert werden, dass die Temperatur des Frequenzwandlers 16 möglichst nahe an demjenigen Punkt gehalten wird, an dem die Frequenzumwandlung des eingestrahlten Lichts der Wellenlänge λ1 besonders effizient abläuft. Im Bereich zwischen dem Frequenzwandler 16 und dem Terahertz-Konverter 18 ist am Gehäuse 24 eine thermische Isolierung 32 vorgesehen. Sie hat den Zweck, den Terahertz-Konverter 18 thermisch vom Heizelement 31 zu isolieren, so dass die Temperatur des Terahertz-Konverters 18 möglichst konstant gehalten werden kann.

Claims

Vorrichtung (2) zum Erzeugen oder Empfangen von elektromagnetischer Strahlung in einem Frequenzbereich von 10 GHz bis 100 THz, mit einem Gehäuse (24) und einer in das Gehäuse (24) führenden Lichtleitfaser (4) zum Leiten von gepulstem Licht mit einer ersten Zentralwellenlänge λ1, wobei im Gehäuse (24) ein Terahertz-Konverter (18) zum Erzeugen oder Empfangen der elektromagnetischen Strahlung im Frequenzbereich von 10 GHz bis 100 THz vorgesehen ist, und wobei in dem Gehäuse (24) zwischen dem Ende (10) der Lichtleitfaser (4) und dem Terahertz-Konverter (18) ein Frequenzwandler (16) zum Wandeln der Frequenz des die Lichtleitfaser (4) verlassenden Lichts zu einer zweiten Zentralwellenlänge λ2 so angeordnet ist, dass der Terahertz-Konverter (18) von dem frequenzgewandelten Licht beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Terahertz-Konverter (18) relativ zum Gehäuse (24) um die optische Achse (19) des ihn beaufschlagenden Lichts rotierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzwandler ein Frequenzverdoppler (16) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzverdoppler (16) dazu konfiguriert ist, die Frequenz von Licht mit einer ersten Zentralwellenlänge λ1 von 1500 bis 1700 nm zu Licht mit einer zweiten Zentralwellenlänge λ2 von 750 bis 850 nm zu verdoppeln.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzwandler (16) aus einem optisch nichtlinearen Material besteht, insbesondere aus einem nichtlinearen Kristall.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzwandler (16) ein BBO- oder ein PPLN-Kristall ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzwandler (16) in Richtung parallel zur Ausbreitungsrichtung des Lichts eine Dicke von 50 μm bis 1 mm hat, vorzugsweise von 100 bis 300 μm.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzwandler (16) ein aperiodisch gepolter Kristall ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturstabilisierung für den Frequenzwandler (16) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzwandler (16) in einem Abstand von weniger als 2 cm von dem Terahertz-Konverter (18) entfernt angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzwandler (16) in einem Abstand von weniger als 2 cm von dem Ende (10) der Lichtleitfaser (4) entfernt angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ende (10) der Lichtleitfaser (4) und dem Frequenzwandler (16) und/oder zwischen dem Frequenzwandler (16) und dem Terahertz-Konverter (18) eine Fokussier- oder Abbildungsoptik (25) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussier- oder Abbildungsoptik (25) eine Gradientenindexlinse aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzwandler (16) direkt an den Terahertz-Konverter (18) angrenzend angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzwandler (16) direkt an das Ende (10) der Lichtleitfaser (4) angrenzend angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ende (10) der Lichtleitfaser (4) und dem Terahertz-Konverter (18) der Abstand zwischen mindestens zwei benachbarten optischen Elementen (16, 25) durch ein für die jeweilige Zentralwellenlänge λ1 oder λ2 transparentes Zwischenstück (26) überbrückt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ende (10) der Lichtleitfaser (4) und dem Terahertz-Konverter (18) ein für die jeweilige Zentralwellenlänge λ1 oder λ2 transparentes Zwischenstück (26) zwischen allen nicht direkt aneinander angrenzenden optischen Elementen (16, 25) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (10) der Lichtleitfaser (4) in einer Ferrule (11) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferrule (11), der Frequenzwandler (16) und der Terahertz-Konverter (18) in einer im Gehäuse (24) aufgenommenen Hülse (13) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (13) ein Hohlzylinder ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (13) um ihre Längsachse drehbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeige zum Anzeigen der Drehstellung der Hülse (13) vorgesehen ist, insbesondere zum Anzeigen der Drehstellung des Terahertz-Konverters (18) relativ zum Gehäuse (24).
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfaser (4) eine polarisationserhaltende Faser ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfaser (4) für Licht mit der ersten Zentralwellenlänge λ1 eine Null-Dispersions-Faser ist oder aus mindestens zwei Abschnitten besteht, deren Dispersion für Licht mit der ersten Zentralwellenlänge λ1 sich gegenseitig kompensiert.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulslänge des gepulsten Lichts mit der Zentralwellenlänge λ1 zwischen 10 fs und 10 ps beträgt, vorzugsweise zwischen 100 und 300 fs.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulslänge der mit der Vorrichtung erzeugten Terahertz-Strahlung weniger als 10 ps beträgt.
Verfahren zum Erzeugen oder Empfangen von elektromagnetischer Strahlung in einem Frequenzbereich von 10 GHz bis 100 THz mit folgenden Schritten: – Leiten von gepulstem Licht mit einer ersten Zentralwellenlänge λ1 in einer Lichtleitfaser (4) zu einem direkt vor einem Terahertz-Konverter (18) angeordneten Frequenzwandler (16), – Wandeln der Frequenz des Lichts in dem Frequenzwandler (16) zu einer zweiten Zentralwellenlänge λ2, – Beaufschlagen des Terahertz-Konverters (18) mit Licht der zweiten Zentralwellenlänge λ2, – wobei der Terahertz-Konverter (18) in Reaktion auf das Eintreffen des Lichtes der zweiten Zentralwellenlänge λ2 zum Erzeugen oder Empfangen der elektromagnetischen Strahlung im Frequenzbereich von 10 GHz bis 100 THz ausgelegt ist, – und wobei der Terahertz-Konverter (18) nicht auf Licht mit der ersten Zentralwellenlänge λ1 anspricht oder für Licht mit der ersten Zentralwellenlänge λ1 transparent ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Terahertz-Konverter (18) relativ zum Gehäuse (24) um die optische Achse (19) des ihn beaufschlagenden Lichts rotiert wird, um die Polarisationsrichtung der Strahlung im Frequenzbereich von 10 GHz bis 100 THz zu verändern.
Verfahren nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch das Stabilisieren der Temperatur des Frequenzwandlers (16).