Interaction of Femtosecond Lasers with Semiconductors. Terahertz Frequency Combs and Terahertz Steering

Der Terahertz (THz) Frequenzbereich hat in den letzten Jahren für Wissenschaft und Wirtschaft stark an Bedeutung gewonnen. In diesem Bereich des elektromagnetischen Spektrums, der aus Anwendersicht lange Zeit als unzugänglich betrachtet wurde, haben sich inzwischen eine Vielzahl spektroskopischer und bildgebender Verfahren etabliert. Auch Anwendungen aus der Sicherheitstechnik sowie der Telekommunikationsbranche operieren mittlerweile bei Frequenzen im hohen Gigahertz bis unteren THz-Bereich.

Die vorliegende Dissertation behandelt zwei Aspekte, die für diese neuartigen Technologien von zentraler Bedeutung sind: die Detektion sowie die Erzeugung von THz-Strahlung. Hierbei kommen optoelektronische Techniken zum Einsatz, basierend auf der Anregung von Halbleitermaterialien mittels Femtosekunden-Lasern. Über den sogenannten THz-Frequenzkamm lassen sich auf diese Weise Dauerstrich-Thz-Quellen mit höchster Messgenauigkeit charakterisieren und räumlich aufgelöste Emissionsprofile der Quellen erstellen. Dies wird anhand zweier Detektionsverfahren, der elektro-optischen sowie der photoleitenden Detektion, untersucht. Die THz-Erzeugung wird über die Anregung kurzer Ströme im Halbleitermaterial realisiert. Hierbei lässt sich die Emissionsrichtung der THz-Felder allein über die Eigenschaften des Anregungslichtes kontrollieren, womit die erste rein optisch gesteuerte THz-Quelle demonstriert werden kann.