DE102009039198B3 - Terahertz-Strahlungsempfänger - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Terahertz-Strahlungsempfänger (10) mit einem ersten Terahertz-Detektor (12), wobei ein Strahlengang bezüglich eines auf den ersten Terahertz-Detektor (12) auftreffenden ersten Teilstrahls (22) und eines reflektierten zweiten Teilstrahls (24) in einer ersten Ebene (E1) verläuft, einem zweiten Terahertz-Detektor (14), der so zum ersten Terahertz-Detektor (12) angeordnet ist, dass der vom ersten Terahertz-Detektor (12) reflektierte zweite Teilstrahl (24) auf den zweiten Terahertz-Detektor (14) trifft und ein resultierender, vom zweiten Terahertz-Detektor (14) reflektierter, dritter Teilstrahl (26) aus der ersten Ebene (E1) heraus verläuft, und einem End-Element (16), das so angeordnet ist, dass der dritte Teilstrahl (26) auf das End-Element (16) fällt und zumindest teilweise auf den zweiten Terahertz-Detektor (14) zurückreflektiert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Terahertz-Strahlungsempfänger. Derartige Terahertz-Strahlungsempfänger werden verwendet, um die Strahlungsleistung eines Terahertzstrahls zu vermessen. Ein Terahertzstrahl ist ein räumlich begrenztes Strahlenbündel mit einer Frequenz im Terahertz-Spektralgebiet. Dieses früher als Ferninfrarot (FIR) bezeichnete Spektralgebiet befindet sich im elektromagnetischen Spektrum zwischen den hochfrequenten Funkwellen und der Infrarotstrahlung.
  • Das Terahertz-Spektralgebiet steht an der Schwelle von rein akademischer Forschung hin zu praktischen Anwendungen. Mit dem technologischen Fortschritt der vergangenen Jahre entstand die Notwendigkeit, die Strahlungsleistung von Terahertzstrahlen mit möglichst hoher Genauigkeit zu bestimmen.
  • Aufgrund der deutlich höheren Wellenlänge besitzt Terahertzstrahlung eine deutlich geringere Energie pro Lichtquant als sichtbares Licht. Konzepte aus dem sichtbaren Spektralbereich sind daher in der Regel nicht auf Terahertz-Wellen übertragbar. Weil die Wellenlänge von Terahertzstrahlung mehr als zwei Größenordnungen größer ist als in der Optik, ist die entsprechende Photonenenergie kleiner als die Bandlücke von herkömmlichen Photodioden. Eine direkte Messung der Strahlungsenergie eines Terahertzstrahls über den Fotoeffekt scheidet damit aus und es werden in der Regel thermische Detektoren zur Bestimmung der Strahlungsleistung eingesetzt.
  • Bei thermischen Detektoren für Terahertzstrahlung ist allerdings die vollständige Strahlungsabsorption ein Problem. Denn aufgrund der großen Wellenlänge der Terahertzstrahlung ist einerseits die Eindringtiefe sehr groß und die absorbierenden Schichten müssen entsprechend dick sein. Das wirkt sich ungünstig auf die Empfindlichkeit und die Zeitkonstante der Detektoren aus. Andererseits reflektieren Schwarzschichten, wie zum Beispiel „gold black” mit zunehmender Wellenlänge immer stärker, insbesondere wenn die Wellenlänge größer als die Partikelgröße der Schwarzschicht ist.
  • Aus der DE 10 2007 031 959 A1 ist eine Terahertz-Videokamera bekannt, die eine Bolometermatrix aufweist, die nach dem transistion-edge-Prinzip arbeitet. Diese Terahertz-Videokamera ist für ortsaufgelöste Messungen geeignet, nicht aber für hochpräzise Einzelpunktmessungen.
  • Aus der DE 10 2007 011 704 A1 ist eine Messvorrichtung für die Abbildung mit Terahertz-Strahlung bekannt, die einen deformierbaren Spiegel aufweist, mittels dem die Strahlung auf einen Detektor reflektiert wird. Auch diese Vorrichtung ist für ortsaufgelöste Messungen geeignet, nicht aber für hochpräzise Einzelpunktmessungen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strahlungsleistung eines Terahertzstrahls mit besonders hoher Genauigkeit zu messen.
  • Die Erfindung löst das Problem durch einen Terahertz-Strahlungsempfänger mit (a) einem ersten Terahertz-Detektor, wobei ein Strahlengang bezüglich eines auf den ersten Terahertz-Detektor auftreffenden ersten Teilstrahls und eines reflektierten zweiten Teilstrahl in einer ersten Ebene verläuft, (b) einem zweiten Terahertz-Detektor, der so zum ersten Terahertz-Detektor angeordnet ist, dass der vom ersten Terahertz-Detektor reflektierte zweite Teilstrahl auf den zweiten Terahertz-Detektor trifft und ein resultierender, vom zweiten Terahertz-Detektor reflektierter, dritter Teilstrahl aus der ersten Ebene heraus verläuft, und (c) einem End-Element, das so angeordnet ist, dass der dritte Teilstrahl auf das End-Element fällt und zumindest teilweise auf den zweiten Terahertz-Detektor zurückreflektiert wird.
  • Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Terahertz-Strahlungsempfänger, der auch als Terahertz-Strahlungsempfänger oder Terahertz-Strahlleistungsmessgerät bezeichnet werden kann, ist, dass der erste Terahertz-Detektor, der zweite Terahertz-Detektor und das End-Element so angeordnet sind, dass ein Terahertz-Lichtquant, das stets von allen der drei Elemente reflektiert wird, vom End-Element wieder auf den zweiten Terahertz-Detektor und von dort auf den ersten Terahertz-Detektor fällt und so mehrfach die Möglichkeit hat, absorbiert zu werden. Das bedeutet, dass ein Terahertz-Lichtquant von fünf Elementen reflektiert werden muss, damit es den Terahertz-Strahlungsempfänger wieder verlassen kann, nämlich auf dem Hinweg am ersten und zweiten Terahertz-Detektor sowie am End-Element und auf dem Rückweg erneut am zweiten und am ersten Terahertz-Detektor. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Terahertz-Lichtquant fünfmal reflektiert und nicht absorbiert wird, ist jedoch sehr klein, sodass in guter Näherung alle Terahertz-Lichtquanten absorbiert werden. Die Rückstreuverluste können damit unterhalb von 2% gehalten werden.
  • Es ist ein weiterer Vorteil, dass der Terahertz-Strahlungsempfänger so aufgebaut werden kann, dass die Rückstreuverluste unabhängig von einer etwaigen Polarisation des Terahertzstrahls sind.
  • Der Vorteil ist zudem der besonders einfache Aufbau des Terahertz-Detektors.
  • Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter einem Terahertz-Detektor insbesondere jedes Bauteil verstanden, das einfallende Terahertz-Wellen in eine messbare Größe, insbesondere eine messbare elektrische Größe, umwandelt. Unter dem End-Element wird insbesondere ein dritter Terahertz-Detektor oder aber ein Spiegel verstanden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das reflektierende Element ein Spiegel. Der Spiegel kann beispielsweise durch eine Metallschicht gebildet sein. Dadurch sind zwei Terahertz-Detektoren ausreichend, was einen besonders einfachen Aufbau des Terahertz-Strahlungsempfängers bedingt. Bei Terahertzstrahlen ist die Wellenlänge so groß, dass die Wellennatur der Strahlung dominant ist. Das heißt, dass die Strahlungsleistung – anders als in optischen Strahlungsleistungsermittlungsvorrichtungen – deutlich divergent ist und sich der Durchmesser des Strahls signifikant vergrößert. Die Divergenz rührt bei Terahertzwellen von der um Größenordnungen größeren Wellenlänge her, die dazu führt, dass die Beugung einen dominanten Einfluss hat. Anders als bei Strahlungsempfängern im sichtbaren Bereich ist es daher kein Vorteil, besonders viele Detektoren hintereinander anzuordnen, weil das zu sehr großen und stark rauschenden Strahlungsdetektoren führen würde, wenn ein im Vergleich zum sichtbaren Licht gleiches Verhältnis von Strahldurchmesser und Wellenlänge erreicht werden soll.
  • Besonders bevorzugt ist das reflektierende Element refokussierend, insbesondere ein refokussierender Hohlspiegel. In anderen Worten ist das reflektierende Element bezüglich des auftreffenden Terahertzstrahls konkav. Vorteilhaft hieran ist, dass dadurch der Terahertzstrahl, der vom zweiten Terahertz-Detektor reflektiert wird, fokussiert wird, sodass der Strahlengang sich wieder verjüngt. Das vermeidet Strahlungsverluste durch Überstrahlen des zweiten und des ersten Terahertz-Detektors. Alternativ kann das refokussierende Element auch ein weiterer, entsprechend gekrümmter Terahertz-Detektor sein. Durch das refokussierende Element wird der Effekt der Beugung weitgehend kompensiert und die Messgenauigkeit gesteigert.
  • Bevorzugt umfasst der Terahertz-Strahlungsempfänger eine Einfallöffnung, wobei der erste Terahertz-Detektor bezüglich der Einfallöffnung so angeordnet ist, dass der von der Einfallöffnung zum ersten Terahertz-Detektor verlaufende erste Teilstrahl und der zweite Teilstrahl einen Erstdetektor-Winkel von mindestens 75° einschließen. Besonders günstig ist, wenn der Erstdetektorwinkel im Wesentlichen 90° beträgt. Unter dem Merkmal, dass der Winkel im Wesentlichen 90° beträgt, ist zu verstehen, dass der Winkel in streng mathematischem Sinne 90° betragen kann, nicht aber muss. Vielmehr sind kleinere Abweichungen, beispielsweise von bis zu 5°, möglich, da diese zwar die Strahlungsabsorption bzw. die Polarisationsunabhängigkeit des Terahertz-Strahlungsempfängers negativ beeinflussen, diese Beeinflussung jedoch tolerabel ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste Terahertz-Detektor und der zweite Terahertz-Detektor so angeordnet, dass der dritte Teilstrahl einen Zweitdetektor-Winkel von mindestens 75° mit der ersten Ebene bildet. Besonders bevorzugt beträgt der Zweitdetektor-Winkel im Wesentlichen 90°, wobei auch hier kleinere Abweichungen, zum Beispiel von bis zum 5°, tolerierbar sind.
  • Bevorzugt besitzt der erste Terahertz-Detektor eine Erstdetektor-Hauptachse, in der die Absorption von polarisierten Terahertzstrahlen maximal ist. Der zweite Terahertz-Detektor besitzt eine Zweitdetektor-Hauptachse, in der die Absorption von polarisierten Terahertzstrahlen maximal ist, wobei der erste Terahertz-Detektor und der zweite Terahertz-Detektor so angeordnet sind, dass ein polarisierter Terahertzstrahl, dessen Polarisationsvektor parallel zur Erstdetektor-Hauptachse verläuft und der vom ersten Terahertz-Detektor reflektiert wird, so auf dem zweiten Terahertz-Detektor trifft, dass der Polarisationsvektor des reflektierten Strahls mit der Zweitdetektor-Hauptachse einen Winkel von mindestens 75° einnimmt. Besonders bevorzugt ist dieser Winkel im Wesentlichen 90°, was auch hier bedeuten soll, dass 90° zwar anzustreben, nicht aber zwingend erforderlich sind. Abweichungen von beispielsweise 5° sind tolerierbar.
  • In anderen Worten sind der erste und der zweite Terahertz-Detektor so angeordnet, dass sie ihre maximale polarisationsabhängige Empfindlichkeit für senkrecht zueinander stehende Terahertz-Wellenstrahlen haben. Für einen polarisierten Terahertz-Wellenstrahl, für den die Empfindlichkeit des ersten Terahertz-Detektors maximal ist, ist sie für den zweiten Terahertz-Detektor minimal, und umgekehrt. Auf diese Weise lässt sich die Strahlungsleistung eines Terahertzstrahls besonders genau ohne Kenntnis seines Polarisationszustandes berechnen. In der Regel ist nämlich die Polarisation des Terahertz-Wellenstrahls unbekannt.
  • Bevorzugt umfasst der Terahertz-Strahlungsempfänger genau zwei Terahertz-Detektoren.
  • Vorzugsweise haben alle Terahertz-Detektoren die gleiche Spektralempfindlichkeit und sind insbesondere baugleich. Auf diese Weise lässt sich ein besonders genaues Messergebnis für die Strahlungsleistung erhalten. Besonders geeignet sind pyroelektrische Detektoren.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Terahertz-Strahlungsempfänger eine elektrische Steuerung, die mit den Terahertz-Detektoren verbunden und eingerichtet ist zum Durchführen eines Verfahrens mit den Schritten eines Erfassens eines Erstdetektor-Signals vom ersten Terahertz-Detektor, eines Erfassens eines Zweitdetektor-Signals vom zweiten Terahertz-Detektor und eines Errechnens der Strahlungsleistung des Terahertzstrahls aus dem gegebenenfalls um die Empfindlichkeit korrigierten Erstdetektor-Signals und dem gegebenenfalls um die Empfindlichkeit korrigierten Zweitdetektor-Signal.
  • Während eines Kalibriervorgangs werden Terahertzstrahlen unterschiedlicher Polarisationszustände mit dem Terahertz-Strahlungsempfänger vermessen. Aus den gewonnenen Messwerten kann beispielsweise ein Kennfeld ermittelt und in der elektrischen Steuerung abgelegt werden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines exemplarischen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische schematische Ansicht eines Strahlengangs eines erfindungsgemäßen Terahertz-Strahlungsempfängers,
  • 2a einen ersten Schnitt durch den Terahertz-Strahlungsempfänger gemäß 1,
  • 2b einen zweiten Schnitt durch den Terahertz-Strahlungsempfänger gemäß 1 und
  • 3 einen entfalteten Strahlengang.
  • 1 zeigt einen Terahertz-Strahlungsempfänger 10 mit einem schematisch eingezeichneten ersten Terahertz-Detektor 12, einem zweiten Terahertz-Detektor 14 und einen End-Element 16. Der erste Terahertz-Detektor 12 ist so angeordnet, dass ein Terahertzstrahl 18, der durch eine Einfallöffnung 20 in den Terahertz-Strahlungsempfänger 10 einfällt, zunächst auf den ersten Terahertz-Detektor 12 trifft. Die Terahertz-Detektoren 12, 14 haben plane Oberflächen, die unter 45° zum jeweils einfallenden Terahertzstrahl stehen.
  • Der Terahertzstrahl 18 wird zwischen Einfallöffnung 20 und den ersten Terahertz-Detektor 12 als erster Teilstrahl 22 bezeichnet. Der erste Teilstrahl 22 wird vom ersten Terahertz-Detektor 12 zum größten Teil absorbiert, der nicht transmittierte verbleibende Rest wird in Form eines zweiten Teilstrahls 24 reflektiert. Der erste Teilstrahl 22 und der zweite Teilstrahl 24 definieren eine erste Ebene E1, die auch als Einfallstrahlebene bezeichnet werden kann.
  • Der zweite Teilstrahl 24 verläuft zum zweiten Terahertz-Detektor 14 und wird dort ebenfalls größtenteils absorbiert, wobei ein dritter Teilstrahl 26 reflektiert wird und auf das End-Element 16 trifft, das einen Spiegel 28 umfasst oder aus dem Spiegel 28 besteht.
  • Der Spiegel 28 ist als refokussierender Hohlspiegel ausgebildet, sodass der dritte Teilstrahl 26 auf den zweiten Terahertz-Detektor 14 zurück reflektiert wird. Die beiden Terahertz-Detektoren 12, 14 und der Spiegel 28 sind so angeordnet, dass der etwaig vom Spiegel 28 zurück reflektierte Teilstrahl vom zweiten Terahertz-Detektor 14 auf dem ersten Terahertz-Detektor 12 zurück reflektiert würde.
  • 2a zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des Terahertz-Strahlungsempfängers 10, bei dem die Einfallsöffnung und der Spiegel 28 kreisrund sind. Es ist zu erkennen, dass ein Erstdetektor-Winkel α ein rechter Winkel ist. Die Einfallöffnung 20 wird von einer Aperturblende 30 begrenzt, die so groß gewählt ist, dass ein parallel einfallender Terahertzstrahl die Terahertz-Detektoren 12, 14 vollständig trifft und also nicht überstrahlt.
  • 2b zeigt einen weiteren Schnitt durch den Terahertz-Strahlungsempfänger 10, wobei dieser Schnitt orthogonal zu dem Schnitt gemäß 2a verläuft. Abweichend von 1 ist die Einfallöffnung 20 kreisrund gezeichnet.
  • In den 2a, 2b ist zu erkennen, dass der Terahertz-Strahlungsempfänger 10 aus den zwei Detektoren 12 und 14 aufgebaut ist, die orthogonal zueinander ausgerichtet. Die beiden Detektoren 12, 14 sind baugleiche pyroelektrische Detektoren.
  • 2b zeigt zudem, dass ein Zweitdetektor-Winkel β, der zwischen dem zweiten Teilstrahl 24 und den dritten Teilstrahl 26 gebildet ist, ebenfalls 90° beträgt.
  • 3 zeigt den entfalteten Strahlengang des Terahertzstrahls 18, in dem ein erster Begrenzungsstrahl 34 eingezeichnet ist, der für den Fall gilt, dass der Spiegel 28 ein Planspiegel ist. Der Begrenzungsstrahl 34 verläuft aufgrund von Beugungseffekten nach außen gekrümmt. Die Teilstrahlen 18, 22, 24, 26 bilden eine optische Achse 35. Ein zweiter Begrenzungsstrahl 36 gilt für den Fall, dass der Spiegel 28 ein refokussierendes Element ist, im vorliegenden Fall nämlich ein Hohlspiegel. Der Hohlspiegel wirkt im Strahlengang wie eine Linse und verhindert ein Überstrahlen des zweiten Terahertz-Detektors 14 durch den reflektierten Strahl.
  • 1 zeigt, dass der Terahertz-Detektor 12 eine erste Detektor-Hauptachse H1 besitzt. Das bedeutet, dass Licht mit einer ersten Polarisationsrichtung P1 zu einem maximalen Sensorsignal führt, wohingegen Terahertzstrahlung mit einer zur ersten Polarisationsrichtung P1 senkrecht verlaufenden Polarisation P2 zu einem minimalen Sensorsignal führen würde.
  • Bei dem zweiten Terahertz-Detektor 14 verläuft seine Zweitdetektor-Hauptachse H2 so, dass die zweite Polarisation P2 zu einem maximalen Sensorsignal führt, die erste Polarisation P1 hingegen zu einem minimalen Sensorsignal.
  • Die Terahertz-Detektoren 12, 14 können Bolometer, Strahlungsthermometer, thermopneumatische Detektoren wie Golay-Zellen oder pyroelektrische Detektoren sein, bei denen sich bei Erwärmung die spontane Polarisation eines piezoelektrischen Kristalls ändert.
  • Nicht eingezeichnet ist eine elektrische Steuerung, die mit den beiden Terahertz-Detektoren 12, 14 verbunden ist, um aus den empfangenen Signalen die Strahlungsleistung des einfallenden Terahertzstrahls 18 zu berechnen.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Terahertz-Strahlungsempfänger
    12
    erster Terahertz-Detektor
    14
    zweiter Terahertz-Detektor
    16
    End-Element
    18
    Terahertzstrahl
    20
    Einfallsöffnung
    22
    erster Teilstrahl
    24
    zweiter Teilstrahl
    26
    dritter Teilstrahl
    28
    End-Element, Spiegel
    30
    Aperturblende
    34
    erster Begrenzungsstrahl
    35
    optische Achse
    36
    zweiter Begrenzungsstrahl
    E1
    erste Ebene
    α
    Erstdetektorwinkel
    β
    Zweitdetektorwinkel
    H1
    Erstdetektor-Hauptachse
    H2
    Zweitdetektor-Hauptachse
    P1, P2
    Polarisation

Claims (10)

  1. Terahertz-Strahlungsempfänger (10) mit (a) einem ersten Terahertz-Detektor (12), wobei ein Strahlengang bezüglich eines auf den ersten Terahertz-Detektor (12) auftreffenden ersten Teilstrahls (22) und eines reflektierten zweiten Teilstrahls (24) in einer ersten Ebene (E1) verläuft, (b) einem zweiten Terahertz-Detektor (14), der so zum ersten Terahertz-Detektor (12) angeordnet ist, dass – der vom ersten Terahertz-Detektor (12) reflektierte zweite Teilstrahl (24) auf den zweiten Terahertz-Detektor (14) trifft und – ein resultierender, vom zweiten Terahertz-Detektor (14) reflektierter, dritter Teilstrahl (26) aus der ersten Ebene (E1) heraus verläuft, und (c) einem End-Element (16), das so angeordnet ist, dass der dritte Teilstrahl (26) auf das End-Element (16) fällt und zumindest teilweise auf den zweiten Terahertz-Detektor (14) zurückreflektiert wird.
  2. Terahertz-Strahlungsempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das End-Element (16) ein reflektierendes Element ist.
  3. Terahertz-Strahlungsempfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektierende Element refokussierend ist.
  4. Terahertz-Strahlungsempfänger nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einfallöffnung (20), wobei der erste Terahertz-Detektor (12) bezüglich der Einfallöffnung (20) so angeordnet ist, dass der von der Einfallöffnung (20) zum ersten Terahertz-Detektor (12) verlaufende erste Teilstrahl (22) und der zweite Teilstrahl (24) einen Erstdetektor-Winkel (α) von mindestens 75° einschließen.
  5. Terahertz-Strahlungsempfänger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Terahertz-Detektor (12) und der zweite Terahertz-Detektor (14) so angeordnet sind, dass der dritte Teilstrahl (26) einen Zweitdetektor-Winkel (β) von mindestens 75° mit der ersten Ebene (E1) bildet.
  6. Terahertz-Strahlungsempfänger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass (i) der erste Terahertz-Detektor (12) eine Erstdetektor-Hauptachse (H1) besitzt, in der die Absorption von polarisierten Terahertz-Strahlen maximal ist, und (ii) der zweite Terahertz-Detektor (14) eine Zweitdetektor-Hauptachse (H2) besitzt, in der die Absorption von polarisierten Terahertz-Strahlen maximal ist, (iii) wobei der erste Terahertz-Detektor (12) und der zweite Terahertz-Detektor (14) so angeordnet sind, dass ein polarisierter Terahertz-Strahl, dessen Polarisationsvektor parallel zur Erstdetektor-Hauptachse (H1) verläuft und der vom ersten Terahertz-Detektor (12) reflektiert wird, so auf den zweiten Terahertz-Detektor (14) trifft, dass der Polarisationsvektor mit der Zweitdetektor-Hauptachse (H2) einen Winkel von mindestens 75° einnimmt.
  7. Terahertz-Strahlungsempfänger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass er genau zwei Terahertz-Detektoren (12, 14) umfasst.
  8. Terahertz-Strahlungsempfänger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Terahertz-Detektoren (12, 14) die gleiche spektrale Empfindlichkeit haben.
  9. Terahertz-Strahlungsempfänger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Terahertz-Detektoren (12, 14) ein pyroelektrischer Detektor ist.
  10. Terahertz-Strahlungsempfänger nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elektrische Steuerung, die eingerichtet ist zum Durchführen eines Verfahrens mit den Schritten: – Erfassen eines Erstdetektor-Signals vom ersten Terahertz-Detektor (12), – Erfassen eines Zweitdetektor-Signals vom zweiten Terahertz-Detektor (14), – Errechnen einer Strahlungsleistung des Terahertzstrahls aus dem gegebenenfalls um die Empfindlichkeit korrigierten Erstdetektor-Signal und dem gegebenenfalls um die Empfindlichkeit korrigierten Zweitdetektor-Signal.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011102415A1 (de) 2011-05-24 2012-11-29 Werner Bohmeyer Vorrichtung zur Bestimmung der Strahlungsenergie von Impulsquellen
DE102011111481A1 (de) 2011-08-24 2013-02-28 Werner Bohmeyer Verfahren zur Herstellung eines pyroelektrischen Sensors mit konkaver Oberfläche
DE102012008477B3 (de) * 2012-04-26 2013-08-01 Werner Bohmeyer Terahertz-Strahlungsempfänger mit konkav geformter Detektoroberfläche
DE102013005877A1 (de) 2013-04-06 2014-10-09 Werner Bohmeyer Pyroelektrischer Terahertz Strahlungsempfänger

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007011704A1 (de) * 2007-03-08 2008-09-11 Genesis Adaptive Systeme Deutschland Gmbh Messvorrichtung für die Abbildung mit Terahertz-Strahlung
DE102007031959A1 (de) * 2007-07-10 2009-01-22 Institut Für Photonische Technologien E.V. Terahertz-Videokamera

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007011704A1 (de) * 2007-03-08 2008-09-11 Genesis Adaptive Systeme Deutschland Gmbh Messvorrichtung für die Abbildung mit Terahertz-Strahlung
DE102007031959A1 (de) * 2007-07-10 2009-01-22 Institut Für Photonische Technologien E.V. Terahertz-Videokamera

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011102415A1 (de) 2011-05-24 2012-11-29 Werner Bohmeyer Vorrichtung zur Bestimmung der Strahlungsenergie von Impulsquellen
DE102011111481A1 (de) 2011-08-24 2013-02-28 Werner Bohmeyer Verfahren zur Herstellung eines pyroelektrischen Sensors mit konkaver Oberfläche
DE102012008477B3 (de) * 2012-04-26 2013-08-01 Werner Bohmeyer Terahertz-Strahlungsempfänger mit konkav geformter Detektoroberfläche
DE102013005877A1 (de) 2013-04-06 2014-10-09 Werner Bohmeyer Pyroelektrischer Terahertz Strahlungsempfänger
DE102013005877B4 (de) * 2013-04-06 2014-12-11 Werner Bohmeyer Pyroelektrischer Terahertz Strahlungsempfänger

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