Charakterisierung und Verbesserung des optischen Strahlengangs eines FIR-Heterodynsystems

Diplomarbeit aus dem Jahr 1997 im Fachbereich Physik - Technische Physik, Note: 1,3, Technische Universitt Mnchen (Unbekannt), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Zusammenfassung:
Im Rahmen dieser Arbeit ist der Strahlengang eines 2.5 THz Heterodynspektrometers untersucht und verbessert worden. Ein Heterodynsystem besteht im wesentlichen aus einem Lokaloszillator und einem Mischer. Die Submm-Strahlungsquelle ist ein Gaslaser, der durch einen C02- Laser optisch gepumpt wird. Das nichtlineare Element ist eine GaAs-Schottky-Diode. Das Signal wird durch einen Martin-Puplett-Diplexer mit dem Lokaloszillator rumlich berlagert und in die gleiche Polarisation gebracht.
Bei der Deutschen Forschungsanstalt fr Luft- und Raumfahrt wird ein FIR-Heterodynspektrometer zur Spurengasbestimmung in der Atmosphre eingesetzt. Fr diese Anwendung gilt der Empfangscharakteristik des Systems besonderes Interesse, da Gre und Lage der Charakteristik die Hhenschicht, aus der das Atmosphrensignal stammt, bestimmt.
Als notwendige Voraussetzung fr die Verwendung in einem Heterodynempfnger wurde die Antennencharakteristik der whiskerkontaktierten Diode im offenen Mischeraufbau ermittelt. Bei einer Frequenz von 2.5 THz (l = 118m) zeigte die Mischerstruktur, mit der geometrischen Bedingung eines 4l-Whiskers mit einem Abstand von 1.2l zum Winkelreflektor, eine durch eine Gaukurve annherbare Antennencharakteristik. Bei einer Einhaltung der geometrischen Gren innerhalb 10% konnte die gaufrmige Richtcharakteristik, auch bei 2.5 THz, besttigt werden. Auch dessen Reproduzierbarkeit war gegeben. Die Auswirkung von greren Abweichungen dieser geometrischen Mae werden gezeigt.
Zur optimalen Strahlberlagerung und Einkopplung in die Mischerstruktur wird auch ein gaufrmiger Strahlquerschnitt des Submm-Lasers bentigt. Dies ist, in unserem System, am Ort des Strahlungsaustritts erfllt, am Ort der Strahleinkopplung in das Mischerelements allerdings nicht mehr. Grnde hierfr sind