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THz-Bildgebung mit Transistor-Detektoren

Wir entwickeln THz-Detektoren auf der Grundlage plasmonischer und resistiver Effekte für Frequenzen bis 2500 GHz – als schmalbandige und ultra-breitbandige THz-Detektoren. Zudem realisieren wir THz-Detektor-Arrays und THz-Kamera-Systeme mit integrierter Ausleseelektronik. Alle diese Entwicklungen basieren auf dem GaN-Mikrowellen-HEMT-Prozess des FBH. In Kooperation mit dem Goethe-Leibniz-Terahertz-Center haben wir THz-Detektoren im Frequenzbereich 500 - 2500 GHz mit integrierten Antennen und monolithisch integrierten Arrays realisiert.

Die THz-Detektoren zeigen eine sehr hohe Empfindlichkeit und weltweit beste rauschäquivalente Rauschleistungen (NEP)  von 26 pW/√Hz bei 500 GHz mit einer Bandbreite von 1000 GHz der Detektoren und Detektorarrays.

6x7 THz-Detektorarray
THz-Detektor-Array mit 12x12 Pixeln
Realisierung verschiedener THz-Detektoren im Gehäuse
12x12 THz-Detektor-Array mit Probenhalter und Auslesefunktionalität
12x12 THz-Detektor-Array in kompakten Gehäuse
Leiterplatte für Multipixel-Array mit THz-Detektoren
THz-Detektor mit Ausleseelektronik im Gehäuse

Weltweit erster Linienscanner mit monolithisch-integrierten Terahertz-Detektoren für industrielle Anwendungen

Wir haben am FBH einen einzigartigen THz-Linienscanner als Technologiedemonstrator realisiert, dessen Detektorkopf vollständig auf monolithisch-integrierten THz-Detektoren basiert. Da die Antennenstrukturen auf den Chips integriert sind, lässt sich die Chipproduktion auch effizient und kostengünstig auf größere Scan-Linienlängen skalieren.

Die THz-Detektoren können grundsätzlich in einem Frequenzbereich von etwa 100 GHz bis 2 THz breitbandig oder schmalbandig realisiert werden. Der Detektorabstand wird auf dem Chip definiert und kann damit deutlich kleiner gewählt werden als herkömmliche Realisierungen. Dies wiederum steigert die Bildauflösung.

Technische Details des Linienscanners

  • 6 cm Detektorlinie mit Pixelabstand von 640 µm
  • 100 GHz – 1,5 THz Frequenzbereich je nach Wahl der THz-Quelle
  • Bis zu 1,5 m/s Geschwindigkeit des Förderbands
  • Bis zu 15.000 Bilder/s Auslesegeschwindigkeit pro Linie
  • Mindestens 3 GHz Bandbreite der THz-Detektoren

Plastikteile gescannt bei 300 GHz mit dem THz-Linienscanner des FBH
Plastikteile gescannt bei 110 GHz mit dem THz-Linienscanner des FBH

Aktuelle Projekte

Im Projekt wird ein bildgebendes Demosystems für förderbandgestützte Industrieanwendungen mit höchster Empfindlichkeit und verbesserten Rauscheigenschaften der THz-Detektor-Arrays aufgebaut. Es soll interessierten Industriekunden den Mehrwert zeigen, den sie durch den THz-Spektralbereich gegenüber etablierten Technologien im sichtbaren oder infraroten Spektralbereich erhalten.

Das Sensor-Demosystem wird vielfach einsetzbar sein und sowohl im Durchstrahl- als auch im Reflektionsmodus bzw. gleichzeitig betrieben werden können. Zudem soll die Bildgebung für 2D- und 3D-Rekonstruktion implementiert werden, um über die Realisierung der Hardware hinaus auch Bildrekonstruktion demonstrieren zu können. Damit soll das das volle Potenzial des THz-Spektralbereichs demonstriert werden.

Weitere Informationen: adam.raemer@fbh-berlin.de

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