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太赫兹成像

太赫兹成像用于

太阳能电池和半导体工艺检测

用光纤耦合的集成组件替代自由空间光学元件，可以使模块化太赫兹时域
成像系统在太阳能和半导体晶圆分析方面发挥优异的作用。

文/Michael Nagel，Simon Sawallich，Björn Globisch

在 过去的十年中，用于太赫 赫兹 TDS 模块，其具备高度的光学 纤中的信号色散最小化，并将光学采
[1,2]
样脉冲的脉宽保持在 100fs 以下。所
几乎每个组件，
和电子集成水平。
兹光谱和成像的光电子系
统已经显著成熟。这一趋 包括飞秒脉冲激光器、光学时间延迟 产生的太赫兹系统可以在仅仅 20ms
势的一个重要驱动因素是电信领域对 组件，以及数据采集和控制单元，都 内，记录完整的太赫兹时域瞬态，这
集成光学技术的使用越来越多，从而 安装在一个 19 英寸的机架式安装盒 对于需要许多序列太赫兹测量的应用
实现了紧凑的高性能时域光谱（TDS） 中。外部组件只有两个光纤耦合光电 而言是一项巨大优势，例如在线质量
系统的构建。 导（PC）天线，用于通过 TDS 模块 检测，非破坏性测试和基于光栅扫描
在现代太赫兹 TDS 系统中，光 的光学激发产生和探测太赫兹辐射。 的太赫兹（近场）成像。
纤耦合的集成组件已经完全取代了分 在样品的自由空间传输测量的标
布式自由空间光束光学元件。这不仅 商用集成 准配置中，发射天线产生的太赫兹辐射
意味着在空间要求方面的优势，而且 外部太赫兹天线组件和 TDS 系 被准直并聚焦到远场探测器天线 ；与
还有助于将太赫兹测量能力集成到用 统之间的光纤 / 光缆连接，将太赫兹 这种情况相反，我们基于光纤的太赫兹
于科学和工业应用的不同种类的系统 测试带入新的应用环境，这得益于小 TDS 系统组合了 TeraFlash 光源模块与
环境中。具体来说，晶圆分析系统可 的占地空间和免受射频（RF）信号干 Protemics 公司的 TeraCube 近场扫描系
以使用太赫兹微探针进行高分辨率近 扰的自由。 统，包括用于太赫兹探测和成像的 PC
场成像。 我们的太赫兹系统工作在 近场探头（Protemics 公司的 TeraSpike
德国 Toptica Photonics 公司的 1550nm，将 Toptica 的 TDS 模块与我 TD-800-X-HR-WT）（见图 1）。 [3]
TeraFlash 系统，是一款基于光纤的太 们的 PC 近场探头组合在一起，使光 计算机单元控制 TDS 模块以及
a) b)
近场成像系统。在测量期间，光栅扫
IR probe signal 描系统的运动控制单元将样品的当前
microprobe detector
Delay 1
Femtosecond Sample 位置连续发送到数据采集单元，在该
laser (xyz-scanned)
1560 nm 数据采集单元中与在每个位置处记录
Delay 2 IR pump signal Terahertz emitter
的太赫兹数据相组合。TDS 模块的高
High-speed Detector out
data processing z 图1：光学时域光谱单元（a）产生超快
and control unit Position signal y 泵浦/探测信号，而近场扫描器单元（b）包括
x
太赫兹发射器和近场探测器组件，以及用于高
Movement commands 分辨率场绘图的移动平台；被测样品或器件加
PC GUI Motion control 载到近场扫描器单元。

10 Nov/ Dec 2017 www.laserfocusworld.com.cn Laser Focus World China 激光世界