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Neue Antennen zur Überwindung der Terahertz-Lücke
FZD-Diplomand erhält Harry-Dember-Preis

Schon seit einiger Zeit können Wissenschaftler am Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD) in der sogenannten Terahertz-Lücke experimentieren, steht ihnen doch eine eigens entwickelte, intelligente Terahertz-Strahlungsquelle zur Verfügung. Seit kurzem können sie damit Terahertz-Strahlung mit unterschiedlicher räumlicher Feldverteilung erzeugen und nachweisen. Eine am FZD dazu entstandene Diplomarbeit wurde heute (4. Mai 2009) im Rahmen des 16. Dresdner Photonik-Kolloquiums an der TU Dresden mit dem Harry-Dember-Preis ausgezeichnet.

Terahertz-Strahlungsquelle, Terahertz-Antennen, Thz

Aufbau einer kompletten THz-Strahlungsquelle und Verteilungen des elektrischen Feldes für linear, radial und azimuthal polarisierte Felder. Die Punkte im Strahlprofil sind experimentelle Daten, die Linen stammen von einem theoretischen Modell.

Terahertz-Strahlung liegt auf dem elektromagnetischen Spektrum zwischen den langwelligen Radio- und Mikrowellen und dem unsichtbaren Infrarotbereich. Mögliche Anwendungen sind aber noch begrenzt, da einfache, kompakte und kostengünstige Quellen zur Erzeugung der Strahlung bisher selten sind. Dies bezeichnet man auch als Terahertz-Lücke.

Bisherige Terahertz-Systeme arbeiten fast ausschließlich mit linear polarisierter Strahlung, d.h. das elektrische Feld der Strahlung schwingt in einer bestimmten Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. In seiner Diplomarbeit mit dem Thema „Photoleitende Terahertz-Emitter und -Detektoren für kompakte Terahertz-Übertragungssysteme“ konnte der FZD-Diplomand Burkhard Zimmermann, der heute mit dem Harry-Dember-Preis ausgezeichnet wurde, Terahertz-Strahlung mit radialer und azimuthaler Polarisation erzeugen und nachweisen. Dabei schwingt das elektrische Feld immer noch senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, aber nicht mehr nur in eine Richtung.

Insbesondere die radiale Polarisation von Terahertz-Strahlung ist von fundamentalem Interesse, da bei ihrer Fokussierung starke Feldkomponenten entlang der Ausbreitungsrichtung auftreten und der Durchmesser des Fokus kleiner ist als bei linearer Polarisation. Weiterhin eignet sich die radial polarisierte Terahertz-Strahlung hervorragend für Terahertz-Wellenleiter. Das Ziel dieses aktuellen Forschungsfeldes ist es, Terahertz-Strahlung räumlich zu führen, ähnlich wie sichtbares Licht in einer Glasfaser geführt wird.

Teile der Diplomarbeit wurden bereits in der Fachzeitschrift „Optics Express“ veröffentlicht. Burkhard Zimmermann teilt sich den Harry-Dember-Preis mit Andreas Thiessen. Der Preis wird vom Zentrum für Angewandte Photonik Dresden e.V. für herausragende Diplomarbeiten auf dem Gebiet der Optik und Photonik verliehen.

Im FZD wird die Terahertz-Strahlung vor allem für die Untersuchung von Halbleiter-Materialien genutzt. Dabei interessieren sich die Wissenschaftler besonders für die Dynamik der Elektronen, um damit die Grundlagen für komplexe Halbleiterstrukturen besser verstehen zu können und auf dieser Grundlage neue Bauelemente zu entwickeln.

Veröffentlichung:
S. Winnerl, B. Zimmermann, F. Peter, H. Schneider, M. Helm: "Terahertz Bessel-Gauss beams of radial and azimuthal polarization from microstructured photoconductive antennas", Optics Express 17, 1571 (2009). DOI: 10.1364/OE.17.001571

Weitere Informationen:
Dr. Stephan Winnerl
Forschungszentrum Dresden-Rossendorf
Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung
Tel.: 0351 260 - 3522

Pressekontakt im FZD:
Dr. Christine Bohnet
Tel.: 0351 260 - 2450 oder 0160 969 288 56
Fax: 0351 260 - 2700