Räumlich-projizierte mobile Terahertz-Spektroskopie (T-MAP)

• Antragsteller: Professor Dr. Ullrich Pfeiffer
• Fachliche Zuordnung: Kommunikationstechnik und -netze, Hochfrequenztechnik und photonische Systeme, Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für die Informationstechnik ; Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441316941

Der Terahertz-Frequenzbereich befindet sich zwischen dem Bereich der Mikrowellen (bis 100 GHz) und dem optischen Bereich (über 10 THz). Bislang wurde das Potenzial an möglichen Technologien und Applikationen dieses Frequenzbereichs noch lange nicht ausgereizt. Das Projekt T-MAP verfolgt einen neuartigen inkohärenten Systemansatz für die Terahertz-Spektralanalyse. Hierfür werden integrierte Hochfrequenz-Schaltungen mit dispergierender Optik kombiniert um neue Gerätekonzepte zu erforschen. Eine inkohärente Systemarchitektur umgeht dabei die Hürden kohärenter Systeme in puncto Bandbreitenbegrenzung. Der grundlegende Ansatz für die Realisierung eines breitbandigen Spektrumanalysators besteht darin, inkohärente Detektor-Arrays mit dispergierender Optik (sog. Reflexionsgitter) zu kombinieren. Die Kombination des Spektrumanalysators mit einer geeigneten Signalquelle erlaubt darüber hinaus den Entwurf eines Spektrometers. Das Hauptziel dieses Projekts liegt darin, die Methoden und Limitierungen der genannten Systeme zu untersuchen und zu verstehen. Dafür werden zwei Demonstratoren für die inkohärente Spektrumsanalyse/Spektroskopie über eine Dekade (0.15-1.5 THz) mit einem SNR von mindestens 30 dB realisiert. Viele Anwendungen im Terahertz-Bereich benötigen hohe Bandbreiten kommen aber mit einer moderaten spektralen Auflösung aus. Dabei gilt es, den optimalen Kompromiss in Hinblick auf Bandbreite und spektraler Auflösung zu finden. Durch den Einsatz kommerziell verfügbarer Silizium-Technologien werden neue Wege für zukunftsweisende mobile Terahertz-Anwendungen eröffnet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen