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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Terahertz-Sende- oder -Empfangsmodul.
Genauer betrifft die vorliegende Erfindung ein robustes modular
verpacktes Terahertz-Sende- und
-Empfangsmodul.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Erzeugung von elektromagnetischer
Terahertz-Strahlung durch einen gepulsten Laser in einem kommerziell verpackten
System. Bei früheren
Anwendungen, wie etwa in einer Laborumgebung, kann ein Laser bei
unwesentlichen Streuwirkungen direkt durch den Raum auf ein optisches
Koppelelement gerichtet werden. Um die kommerzielle Verwendung eines
derartigen Systems zu gestatten, muss die vorliegende Erfindung
industriell gehärtet
und verpackt werden. Ein Laserimpuls in der Umgebung eines Raums
kann durch Gegenstände
oder Personen abgelenkt werden und wird durch atmosphärische Einwirkungen eine
Schwächung
erfahren, was in einer industriellen Umgebung unannehmbare Bedingungen
sind. Der Laser muss aufgrund von Umwelteinwirkungen auf die Materialeigenschaften
der Ausrichtungsmechanismen auch ständig neu ausgerichtet werden.
Durch die Aufnahme des Lichtleiterkabels und die stabile Verpackung
bei der vorliegenden Erfindung wird dem Laserlicht ein vorbestimmter
Fortbewegungsweg gegeben und der vorliegenden Erfindung erlaubt
es, dass das Kabel genau ausgerichtet, stabil gesetzt, und in eine
kompakte Form gebündelt
werden kann. Ein stabil verpacktes Terahertz-System mit Faseranschluss gestattet
es Personen, die mit der Einrichtung, der Ausrichtung oder der Einstellung
von ultraschnellen Lasern, der Halbleiterphysik und der Optik nicht
vertraut sind, ein Zeitbereichs-Terahertz-System für Versuche
und Anwendungen außerhalb
der Laborumgebung zu verwenden.
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Ein
anderer Vorteil des faserzugeführten Terahertz-Systems
mit Faseranschluss ist die Leichtigkeit, mit der das System zur
Verwendung entweder bei Übertragungs-
oder bei Rückstrahlungsversuchen
rekonfiguriert werden kann. Gegenwärtig dauert diese Art von Rekonfiguration
Tage. Mit dem System der vorliegenden Erfindung dauert die Rekonfiguration
Minuten. Besonders die Terahertz-Sendeempfänger müssen unter Verwendung fortgeschrittener
Telekommunikationsverpackungstechniken aufgebaut werden, um diese
Einheiten mit ausreichender Genauigkeit aufzubauen und ihre Stabilität zu bewahren,
damit sie in einer industriellen Umgebung verwendet werden können. Durch
das Richten von kurzen (< 1
ps) Lichtimpulsen auf das Substrat unter Verwendung eines Faserzufuhrsystems
ist es möglich,
dass die Terahertz-Sendeempfänger frei
angeordnet werden können.
Wie vorher angesprochen sind gegenwärtige Zeitbereichs- und Frequenzbereichs-Terahertz-Systeme
nur im Versuchslabor verwendbar. Durch die Verwendung von faseroptischen Verpackungstechniken
können
diese Vorrichtungen herstellbar und durch Personen außerhalb
der Forschungsgemeinschaft verwendbar gemacht werden. Das Grundkonzept
umfasst das Verankern einer Faser in der Nähe des Terahertz-Senders und/oder -Empfängers, was
der vorliegenden Erfindung einen wesentlichen Vorteil gegenüber früheren Freiraumsystemen
gibt.
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Es
bestehen jedoch einige Hindernisse für ein einfaches Anfügen der
Faser an die Terahertz-Sende- oder -Empfangsvorrichtung. Erstens koppelt
sich die erzeugte Terahertz-Strahlung
vorzugsweise über
Luft in das stark dielektrische Substratmaterial, was die Leistungsfähigkeit
des Ausstrahlers verbessert. Wenn die Faser an das Substrat angefügt wird,
würde die
Strahlung von der Ausstrahlungsöffnung
entfernt in die Faser gekoppelt werden, wodurch die Leistungsfähigkeit
verringert würde.
Außerdem
beträgt
die Größe des Lichtstrahls,
der vom Ende einer Einmodenfaser ausstrahlt, etwa 5 μm oder mehr.
Dies ist zu groß,
um die Terahertz-Strahlung
angemessen zu erzeugen oder festzustellen.
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Eine
andere Schwierigkeit von gegenwärtigen
Terahertz-Systemen ist die Schwierigkeit bei der Ausrichtung der
optischen Achse (die aus der Lichtleitfaser und dem Terahertz-Element besteht)
und der Terahertz-Optik (die aus dem Terahertz-Element und der angebrachten
halbkugeligen Linse besteht). Wie in der US-Patentschrift Nr. 5,789,750
offenbart, ist die halbkugelige Optik entweder aplanatisch oder bündelnd.
Es sollte bemerkt werden, dass diese Linse aus jeder beliebigen
Anzahl von Materialien hergestellt werden kann, die in diesem Wellenlängensystem
wirksam sind. Einige Beispiele sind Silizium mit hohem spezifischen
Widerstand (> 1 kΩ·cm), Aluminiumoxid,
Saphir, oder sogar Polyethylen. Darüber hinaus kann diese Linse
unter Verwendung einer Anzahl von Materialien einschließlich Parylen
antireflexbeschichtet sein, um den Terahertz-Ausgang zu steigern.
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Die
EP-1 202 664 offenbart eine verpackte Terahertz-Vorrichtung, wobei die Terahertz-Vorrichtung,
eine Terahertz-Linse, eine zweite Linse, und ein Faserende in einem
gemeinsamen Gehäuse
angeordnet sind.
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Die
US 5,663,639 beschreibt
eine ähnliche Vorrichtung,
wobei jedoch am Gehäuse
keine Übertragungsfaser
angebracht ist.
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Ein
Gehäuse
zum Verpacken einer elektrooptischen Vorrichtung, die an eine Übertragungsfaser
gekoppelt ist, ist in der
US
5,127,072 beschrieben. Das Gehäuse umfasst eine Öffnung zur
Aufnahme der Faser und einen Anbringungsblock, auf dem das Faserende
angeordnet ist, und eine auf dem Anbringungsblock angeordnete Linse,
um das Faserende mit einer elektrooptischen Vorrichtung zu koppeln, die
sich ebenfalls auf dem Anbringungsblock befindet. Die elektroop tische
Vorrichtung ist elektrisch an Gehäusestifte angeschlossen.
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Wie
nachstehend veranschaulicht und erläutert, löst das neue und verbesserte
System der vorliegenden Erfindung diese und andere Probleme, die sich
beim Stand der Technik finden.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
wie in Anspruch 1 definierte vorliegende Erfindung stellt eine Zwischen-
oder Relaisoptik (GRIN oder ein anderes Fokussiersystem, das an
die Faser für
die Zufuhr des optischen Impulses gekoppelt ist) bereit, die eine
einstellbare Größe des optischen
Flecks gestattet, was die Empfindlichkeit des gesamten Systems durch
Verbessern der Leistungsfähigkeit
des Terahertz-Senders und -Empfängers steigert.
Dieser Lichtfleck muss mit Submikron-Genauigkeit mit der Terahertz-Sende-
oder -Emfangsvorrichtung ausgerichtet sein. Durch die Verwendung der
Relaisoptik wird ein Hebelarm auf diese Ausrichtung erhalten, wodurch
die Genauigkeit wirksam um ein Faktorverhältnis zur Vergrößerung der
Relaisoptik erhöht
wird. Das heißt,
die Linse setzt Bewegungen der Lichtleitfaser in eine kleinere Bewegung
des fokussierten optischen Flecks um.
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Das
Ausrichtungsproblem, das sich beim Stand der Technik findet, wird
durch die vorliegende Erfindung zum Beispiel durch Verwendung von
Anbringungsplatten gelöst,
die aus einem Material hergestellt sind, das dem Linsenmaterial ähnlich ist.
Das Terahertz-Element wird unter Verwendung von Ausrichtungsmarkierungen
(oder Justierungsmarkierungen), die auf die Platte mikrogefertigt
sind, an einer Fensteranbringungsplatte angebracht, und die Relaisoptik
und die Lichtleitfaser werden an einer Optikanbringungsplatte angebracht.
Sobald sie zusammengesetzt sind, können beide Unteraufbauten unabhängig voneinander
ausgerichtet werden.
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Durch
sorgfältiges
Gestalten dieser verschiedenen Elemente wird das gesamte System
viel herstellbarer und stabiler, als früher erreicht werden konnte.
Die Verwendung der Anbringungsplatten macht es auch leichter, die
Terahertz-Sender- oder -Empfängerverpackung
gegenüber
der Umgebung abzudichten oder hermetisch abzudichten. Die Anbringungsplatten
könnten
aus Aluminiumoxid, einem Material, das mit einem solchen Vorgang
kompatibel ist, hergestellt werden, während die Linse aus jedem beliebigen
anderen Material und mit jeder beliebigen anderen optischen Gestaltung,
das bzw. die für
die vorliegende Anwendung passend sein würde, hergestellt werden könnte.
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Überdies
umfasst die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Faser, um
kurze optische Impulse zu einem Terahertz-Sender oder -Empfänger zu führen. Genauer verwendet diese
Erfindung eine Faser, zusammen mit einer Zwischenoptik, um einen fokussierten
Strahl aus kurzen (< 1
ps) optischen Impulsen zu einer Terahertz-Vorrichtung zu führen. Diese
Vorrichtung ist das Element, das den aktiven Bereich oder das aktive
Volumen enthält,
in dem die zugeführte
Lichtleistung entweder (1) in Wechselwirkung tritt, um eine ausgehende
elektromagnetische Terahertz-Strahlung zu erzeugen, oder (2) mit
einer ankommenden Terahertz-Strahlung antwortet, um ein elektrisches
Signal zu erzeugen oder den optischen Strahl auf eine messbare Weise
zu verändern. Im
ersten Fall ist die Vorrichtung ein Sender, und im zweiten ist sie
ein Empfänger.
Diese Terahertz-Vorrichtung kann entweder ein photoleitendes Element wie
das in den US-Patentschriften Nr. 5,729,017, 5,420,595 und 5,663,639
beschriebene oder eine elektrooptische oder magnetooptische Vorrichtung wie
die in den US-Patentschriften Nr. 5,952,818 oder 6,111,416 beschriebenen
sein.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme
auf die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
und die beiliegenden Zeichnun gen offensichtlich werden, wobei gleiche
Bezugszeichen das gleiche Merkmal, das gleiche Element oder den
gleichen Bestandteil bezeichnen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
schematisch ein System zur Ausstrahlung und Ermittlung von elektromagnetischer Terahertz-Strahlung,
das die vorliegende Erfindung verwendet;
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2 zeigt
eine auseinandergezogene isometrische Ansicht einer Ausführungsform
des Terahertz-Sende- und -Empfangsmoduls nach der vorliegenden Erfindung;
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3a zeigt
eine zusammengesetzte isometrische Ansicht einer Ausführungsform
des Terahertz-Sende- und -Empfangsmoduls nach der vorliegenden Erfindung;
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3b zeigt
eine zusammengesetzte isometrische Ansicht einer anderen Ausführungsform des
Terahertz-Sende- und -Empfangsmoduls nach der vorliegenden Erfindung;
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4 zeigt
eine Draufsicht des Terahertz-Sende- und -Empfangsmoduls nach der
vorliegenden Erfindung;
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5 zeigt
eine isometrische Ansicht der photoleitenden Vorrichtung nach der
vorliegenden Erfindung;
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6 veranschaulicht
die Anbringungsplatte für
die Relaisoptik und die optische Fasern, die bei der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet werden soll;
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7a zeigt
eine perspektivische Ansicht der Anbringungsplatte zum Tragen der
photoleitenden Vorrichtung, die bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet werden soll;
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7b zeigt
eine perspektivische Ansicht der photoleitenden Vorrichtung, die
an der Anbringungsplatte montiert ist, welche bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet werden soll; und
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8 zeigt
schematisch eine andere Ausführungsform
des Systems zur Ausstrahlung und Ermittlung von elektromagnetischer
Terahertz-Strahlung der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
schematisch eine Ausführungsform
eines Systems zur Erzeugung und Ermittlung einer elektromagnetischen
Welle, wie etwa einer Terahertz-Welle, der vorliegenden Erfindung.
Das System umfasst einen gepulsten Ti:Saphir-Laser 16, der durch ein Lichtleiterkabel 18 mit
einem Terahertz-Sender 20, einer optischen Verzögerung 22,
einem optischen Terahertz-System 27 und einem Terahertz-Empfänger 24 gekoppelt
ist. Alternativ kann der gepulste Ti:Saphir-Laser 16 durch jeden beliebigen gepulsten
Laser ersetzt werden, der fähig
ist, einen optischen Impuls mit einer Dauer von weniger als einer
Picosekunde zu erzeugen. Zum Beispiel stellen die in der US-Patentschrift
Nr. 5,880,887 beschriebenen Laser und Laser wie etwa ein Ti:Saphir-Laser, ein
Cr:LiSAF-Laser, ein Cr:LiSCAF-Laser, ein Er-dotierter Faserlaser,
ein Yb-dotierter Faserlaser und ein verstärkungsgeschalteter Diodenlaser
einen passenden Ersatz für
den gepulsten Ti:Saphir-Laser 16 dar. Überdies ist die vorliegende
Erfindung mit einer Dauerstrichquelle verwendbar, wie sie in der
US-Patentschrift Nr. 5,663,639 gezeigt ist, die ausdrücklich durch
Nennung als hierin aufgenommen betrachtet wird. Der Terahertz-Sender 20 erzeugt
eine THz-Strahlung,
die sich durch den ersten Teil eines optischen Terahertz-Systems 27,
eine Abtastung 26, und einen zweiten Teil eines optischen
Terahertz-Systems 27 ausbreitet und durch den Terahertz-Empfänger 24 empfangen
wird, der ein Signal ausgibt, das in einem Verhältnis zur empfangenen THz-Strahlung
steht. Die optische Verzögerung 22 bestimmt,
welcher zeitliche Abschnitt des Signals durch den Impuls am Terahertz-Empfänger 24 durchgelassen
wird. Die optische Verzögerung
wird durch einen Computer/eine Steuerung 28 gesteuert,
der bzw. die ferner das Ausgangssignal des Terahertz-Empfängers 24 erhält. Das
optische Terahertz-System 27 kann
von jeder beliebigen Art sein, die in der US-Patentschrift Nr. 5,789,750
beschrieben ist.
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2 bis 4 veranschaulichen
Ausführungsformen
der Terahertz-Sender und -Empfänger 20 und 24,
die nach der vorliegenden Erfindung zum Beispiel im oben beschriebenen
System verwendet werden. Der Bestandteilgehalt und die Gestaltung der
Sender und Empfänger 20 und 24,
wie er nachstehend beschrieben und durch das Bezugszeichen 29 angegeben
ist, ist unabhängig
davon, ob die Vorrichtung nun als ein Sender oder als ein Empfänger für elektromagnetische
Wellen verwendet wird, gleich.
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Unter
besonderer Bezugnahme auf 2 und 5 ist
eine Terahertz-Vorrichtung 36 in der Vorrichtung 29 angebracht,
um die elektromagnetische Strahlung zu erzeugen oder festzustellen.
Die Terahertz-Vorrichtung 36 weist ein Paar von Elektroden 67 und 69 auf,
die an ein bei Niedertemperatur gezüchtetes Galliumarsenid-Halbleitersubstrat 68 oder
ein anderes geeignetes Substratmaterial gebunden sind (wie in 5 gezeigt).
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Unter
fortgesetzter Bezugnahme auf 2 umfasst
die Vorrichtung 29 ferner eine Relaisoptik 30 wie
etwa eine GRIN-Linse,
die den doppelten Zweck erfüllt,
die Vorrichtung leichter herstellbar zu machen und auch den Ausgang
der Lichtleitfaser 32 auf die optimale Fleckgröße herab
zu fokussieren. Darüber hinaus
entfernt die Relaisoptik 30 (oder eine andere Zwischenoptik)
die Faser 32 von der unmittelbaren Nachbarschaft der Terahertz-Vorrichtung 36,
die im Fall des Senders verursachen könnte, dass sich die ausgestrahlte
Terahertz-Strahlung anstatt in das Sendersubstrat vielmehr in die
Faser 32 koppelt.
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Ein
industriell gehärtetes
Gehäuse
oder Modul 40, das einen Deckel 41 aufweist, dichtet
das System ab, um es vor Umgebungsvariablen und einer groben Behandlung
zu schützen.
Bei einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
das industriell gehärtete
Modul 40 ein trockenes träges Gas wie etwa Stickstoff.
Zusätzlich
kann dieses Modul hermetisch auf Bellcore-Standards abgedichtet werden.
Mehrere elektrische Leiterstifte 49 sind an elektrisch
isolierende Durchführungen 52 gebunden, die
in Durchführungsöffnungen 54 im
Gehäuse 40 gepresst
und daran gebunden sind. Eine Faseröffnung 56 ist im Gehäuse 40 angeordnet
und dazu gestaltet, eine Quetschhülse 62 aufzunehmen,
an die die Faser 32 gebunden ist. Mehrere Anbringungsöffnungen 58 sind
ebenfalls im Gehäuse 40 bereitgestellt,
um die Vorrichtung 29 mechanisch an einer Anbringungsfläche zu befestigen.
Der Modulkörper 40 kann
auch geformt sein, um Standardteilformen wie etwa DIP- oder SOIC-Packungen
zu entsprechen.
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Ferner
veranschaulicht 2 nach der vorliegenden Erfindung
eine optische Anbringungsplatte oder eine Einkopplungsvorrichtung 42,
die aus Aluminiumoxid oder einem anderen geeigneten Material hergestellt
sein kann. Die Platte 42 hält das optische Relais 30,
einen Faserlagerblock 47 und die Faser 32 an ihrer
Stelle und stellt auch elektrische Kontakte für die Vorrichtung bereit. Die
Platte 42 ist in 5 ausführlicher
zur Verwendung in der bevorzugten Ausführungsform gezeigt.
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Zum
leichten Zusammenbau der Terahertz-Vorrichtung am Modul (der nachstehend
beschrieben werden wird) ist auch ein Träger oder Fenster 44 bereitgestellt.
Das Fenster 44 kann unter Verwendung von Standard-Mikroherstellungstechniken
leicht hergestellt werden. Durch die Verwendung dieses Fen sters 44,
das auch Silizium oder ein anderes kompatibles Material sein kann,
wird der Zusammenbau der Vorrichtung 29 viel leichter gemacht.
Sobald dies erfolgt ist, kann das Fenster 44 an das Modul 40 gelötet oder
gebunden werden. Eine Silizium-, Saphir-, Aluminiumoxid- oder andere
Art von Terahertz-Linse 31 ist an die Rückseite des Fensters 44 gebunden,
um das Auseinanderlaufen der Strahlung der elektromagnetischen Wellen,
die von der Terahertz-Vorrichtung 36 ausgehen, zu verringern.
Die Gestaltung der Linse 31 ist im Allgemeinen aplanatisch.
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Ein
Hubblock 45 und ein Faserlagerblock 47 sind bereitgestellt,
um die Anbringungsplatte 42 und die Faser 32 jeweils
in der passenden Höhe über einer
inneren Bodenfläche
des Moduls anzuordnen, um die Ausrichtung der Lichtleitfaser mit
der Relaisoptik und der Terahertz-Vorrichtung sicherzustellen. Der
Hubblock kann natürlich
in die Bodenfläche
des Moduls aufgenommen sein, wodurch die Bestandteilanzahl verringert
wird. Der Faserlagerblock 47 ist unter Verwendung von Lötmetall
oder Epoxidharz an die Anbringungsplatte gebunden. Dies ermöglicht, dass
die Faser manipuliert wird, bis das Terahertz-Signal optimiert ist.
Dann wird Lötmetall
oder Epoxidharz auf dem Faserlagerblock abgelagert, um die Faser
einzuschließen.
Das Material wird dann ausgehärtet,
um die Faser 32 am Lagerblock 47 zu fixieren.
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3a veranschaulicht
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei die Faser 32 von der
Relaisoptik 30 entfernt angebracht ist.
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3b veranschaulicht
eine Ausführungsform,
wobei die Faser 32 mit der Relaisoptik 30 vereinigt
ist, wodurch ein Faseraufbau erzeugt wird. Die Faser 32 kann
unter Verwendung von Lötmetall,
Epoxidharz oder eines anderen passenden Bindemittels an die Relaisoptik 30 gebunden
werden. Aufbauten dieser Art können
auch von vielen Händlern
im Handel gekauft werden. Der Faseraufbau wird dann, vorzugsweise
unter Verwendung von Lötmetall,
an der Anbringungsplatte 42 angebracht. Es ist zu beachten,
dass die Anbringungsplatte 42' bei dieser Ausführungsform
keinen Längsschlitz 70 aufweist,
wie er bei der Ausführungsform
von 3a und ausführlicher
in 6 gezeigt ist. Die Ausrichtung des Faseraufbaus
wird durch aktives Manipulieren des gesamten Aufbaus, nicht nur
der Faser wie im Fall der vorhergehenden Ausführungsform, erreicht.
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Alternativ
fasst die vorliegende Erfindung das Integrieren der Relaisoptik 30 in
die Lichtleitfaser 32 ins Auge. Genauer ist die Relaisoptik
aus dem Material der Lichtleitfaser heraus gebildet und gestaltet,
um eine vergrößerungsaufhebende
Linse zu erzeugen, die die gleiche Funktion wie die Relaisoptik erfüllen würde. Die
Linse muss so gestaltet sein, dass eine passende Fleckgröße auf die
Terahertz-Vorrichtung projiziert wird, wobei zwischen der Terahertz-Vorrichtung
und der integrierten Linse zudem ein Mindestabstand von 1/10 der
längsten
vorhandenen Wellenlänge
aufrechterhalten wird.
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4 zeigt
eine Draufsicht der vollständig zusammengesetzten
Vorrichtung 29 nach der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich ist
der Anschluss von elektrischen Brücken 59 zwischen der
Anbringungsplatte 42 und den Stiften 49 gezeigt.
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Unter
Bezugnahme auf 6 ist die Anbringungsplatte 42 nach
der vorliegenden Erfindung ausführlicher
gezeigt. Die Anbringungsplatte 42 umfasst einen Längsschlitz 70,
um die Relaisoptik 30 richtig darauf auszurichten. Mehrere
Justierungsmarkierungen 72, die an die Anbringungsplatte 42 gebunden sind,
helfen bei der längsgerichteten
Anordnung der Relaisoptik 30 entlang der Anbringungsplatte 42.
Lötmetall-Kontaktstellen 74 stellen
eine Oberfläche
bereit, um die Relaisoptik 30 an die Anbringungsplatte 42 zu
binden oder zu löten.
Ein erstes Paar von elektrisch leitenden Zügen 76 ist ebenfalls
bereitgestellt, um elektrische Energie zwischen der Terahertz-Vorrichtung 36 und
den Stiften 49 zu befördern.
Ein zweites Paar von elektrisch leitenden Zügen 78 ist bereitgestellt,
um den Faserlagerblock 47 anzuordnen und anzubringen. Zusätzlich können diese
Züge auch Strom
befördern,
um eine Widerstandserhitzung des Lötmetalls oder des Epoxidharzes
auf dem Faserlagerblock 47 vorzunehmen, um die Faser 32 zu
befestigen.
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7a zeigt
den Terahertz-Vorrichtungs-Träger
oder das Fenster 44 nach der vorliegenden Erfindung ausführlicher.
Das Fenster 44 weist einen Satz von vier Justierungsmarkierungen 90 auf,
die bereitgestellt sind, um bei der Anordnung der Terahertz-Vorrichtung
auf dem Fenster 44 zu helfen. Leitende Züge 92 stellen
einen Weg bereit, um elektrische Energie über elektrische Brücken zwischen
der Antenne und den Stiften 49 zu leiten. Die leitenden
Züge 92 wirken
auch als Justierungsmarkierungen, um die Anordnungsplatte 42 neben
dem Fenster 44 anzuordnen. Ferner ermöglicht ein umfänglicher
Leiterzug 94, dass das Fenster 44 an eine Fensteröffnung 55 am
Modul 40 gelötet
wird. Am Fenster 44 ist ein Paar von Laschen 96 angeordnet, um
bei der drehenden Ausrichtung des Fensters 44 am Modul 40 (in 2 gezeigt)
zu helfen.
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Unter
besonderer Bezugnahme auf 7b ist
die photoleitende Vorrichtung 36 an das Fenster 44 montiert
gezeigt. Außerdem
ist jede der Vorspannungselektroden 67 und 69 über elektrische
Brücken 93 an
die leitenden Züge 92 angeschlossen,
um zwischen der photoleitenden Vorrichtung und dem Fenster 44 elektrische
Energie zu übertragen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Vorrichtung 29 wie nachstehend
beschrieben zusammengesetzt. Durch Anbringen der Terahertz-Vorrichtung 36 am
Fenster 44 wird ein elektrooptischer Unteraufbau gebildet. Der
elektrooptische Unteraufbau kann dann wie vor her beschrieben an
das Modul gebunden werden. Als nächstes
wird der Hubblock 45 an der Bodenfläche des Moduls 40 angebracht.
Der optische Unteraufbau wird dann neben dem Fenster 44 angeordnet und
an den Hubblock gebunden. Dann wird die Linse 31 an das
Fenster 44 gebunden. Der Aufbau aus der optischen Faser 32 und
der Quetschhülse 62 wird dann
durch die Öffnung 56 gefädelt. Die
Faser 32 kann dann durch aktives Überwachen der Terahertz-Strahlung,
die durch die Vorrichtung entweder ausgestrahlt oder festgestellt
wird, genau auf die Terahertz-Vorrichtung ausgerichtet und dann
an ihre Stelle gelötet
oder geklebt werden. Dann wird die Faser zur Spannungsentlastung
und zur Abdichtung der Modul/Faser-Verbindung an die Quetschhülse gebunden.
Schließlich
wird der Deckel an das Modul 40 geschweißt, um ein
hermetisch abgeschlossenes Paket zu erzeugen.
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8 zeigt
schematisch eine andere Ausführungsform
des Systems zur Ausstrahlung und Ermittlung von elektromagnetischer
Terahertz-Strahlung unter Verwendung der vorliegenden Erfindung. Eine
Quelle 150 für
optische Impulse erzeugt einen Sub-Picosekunden-Laserimpuls, der
in einem Zerstreuungsausgleicher 152 zerstreut wird. Der
Zerstreuungsausgleicher kann jede beliebige Zerstreuungsvorrichtung
wie etwa die in der US-Patentanmeldung Nr. 09/257,421 offenbarte
beinhalten. Der zerstreute Laserimpuls bewegt sich durch ein Lichtleiterkabel 154,
einen Faserteiler 156 und Zuführungsfasern 158, 160,
wo er der Zerstreuung des Zerstreuungsausgleichers entgegengesetzt
zerstreut wird. Der Zerstreuungsausgleicher weist verglichen mit der
gesamten Länge
der Lichtleitfaser eine entgegengesetzt ausgleichende Zerstreuungswirkung
auf. Der sich ergebende komprimierte Impuls, der sich durch die
Zufuhrfaser 160 bewegt, wird zur THz-Sendevorrichtung 164 geführt, und
es wird THz-Strahlung erzeugt. Der Impuls bewegt sich auf dem Weg zu
einer THz-Empfangsvorrichtung 166 auch
durch eine optische Verzögerung 162.
Der sich ergebende komprimierte optische Impuls tritt mit dem THz-Empfänger in
Kontakt, und es wird THz- Strahlung
festgestellt. Das sich ergebende Ausgangssignal wird durch einen
Verstärker 168 verstärkt und
an eine Steuerung/einen Computer 170 ausgegeben. Dieses System
befördert
die Lichtimpulse, die verwendet werden, um das THz-Signal zu erzeugen,
durch Lichtleiterkabel und verpackte Linsensysteme, was das System
stabil und im Wesentlichen gegenüber äußeren Umweltbedingungen
immun macht.
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Die
modulare Verpackung eines Terahertz-Senders oder -Empfängers von
der in dieser Anmeldung besprochenen Art wurde niemals vorgenommen.
Forschungslaboratorien waren auf Terahertz-Vorrichtungen beschränkt, die über einen
Freiraum mit dem optischen Strahl gekoppelt sind. Dieses verpackte
Modul mit Vorlauffaser hat die stabilsten und herstellbarsten Terahertz-Vorrichtungen
erzeugt, die es je gab.
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Da
die vorstehende Offenbarung es einem Fachmann ermöglichen
soll, die gegenständliche
Erfindung praktisch auszuführen,
ist diese nicht als dadurch beschränkt anzusehen; vielmehr umfasst
sie solche Abwandlungen, wie vorstehend angesprochen, und ist lediglich
durch die nachfolgenden Ansprüche
beschränkt.