TerahertzTechnik

TerahertzTechnik ist der Bereich der Technik und Wissenschaft, der sich mit elektromagnetischen Signalen im Terahertzbereich beschäftigt. Dieser Frequenzbereich reicht grob von 0,1 THz bis 10 THz und liegt zwischen Mikrowellen und dem Infrarot. Terahertzstrahlung hat charakteristische Eigenschaften wie geringe Ionisationsrisiken und die Fähigkeit, Material- und Molekülsignaturen durch spektroskopische Messungen zu liefern, ohne aggressive Strahlung einzusetzen.

Zur Generierung und Detektion werden verschiedene Ansätze verwendet. Typische Terahertzquellen umfassen Photomixing (zwei nahe beieinander liegende Laserfrequenzen, die über einen Photoconductor eine Terahertzstrahlung erzeugen), optische Rectifikation in nichtlinearen Kristallen wie ZnTe oder GaP, und Quantenkaskadenlaser (QCLs) im Terahertzbereich. Detektoren reichen von elektro-optischer Abtastung und Bolometern bis zu Schottky-Dioden und spezialisierten Arrays. Messungen erfolgen oft in Kopplung mit Photonik- oder Mikrowellentechniken, um Spektren und zeitliche Signale zu erfassen.

Anwendungen finden sich in der Spektroskopie chemischer Verbindungen, nichtinvasiver Material- und Dünnfilmscanning, Quell- und Sicherheitsscans, medizinischer Bildgebung sowie in der Grundlagenforschung zur Entwicklung neuer Kommunikations- und Sensoriktechnologien. In der Telekommunikation wird an Hochgeschwindigkeitsverbindungen im THz-Bereich geforscht, obwohl praktische Implementierungen noch Herausforderungen bei Reichweite, Relevanz und Kosten meistern müssen.

Zu den Hauptherausforderungen gehören schon heute die starke atmosphärische Absorption durch Wasserdampf, geringe Leistungsdichte der Quellen, Kostenintensität und Integration in kompakte Systeme. Fortschritte in Quanten- und Materialwissenschaft, integrierten Detektoren sowie in der Herstellung kostengünstiger THz-Komponenten versprechen langfristig breitere Anwendungen.