太赫茲成像系統經過過去十來年的發展業已成熟。推動其發展的一個重要驅動力是集成光學技術在通信領域的使用，實現了緊湊型、高性能時域光譜（TDS）系統。

在現代太赫茲TDS系統中，光纖耦合集成元件已經完全取代了分布式自由空間光學器件。這不僅意味著在空間需求方面具有優勢，也有利于將太赫茲測量性能集成到各種類型的科學和工業應用系統中。具體來說，晶圓分析系統就可以利用太赫茲微探針來實現高分辨率近場成像。

據麥姆斯咨詢報道，位于德國慕尼黑的Toptica Photonics公司TeraFlash系統是一種基于光纖結構的太赫茲TDS模塊，將光學和電子元件高度集成一體。整個系統包括一個飛秒級脈沖激光器、光學延遲元件以及數據采集和控制單元，全部集成在一個19英寸大小的機架安裝盒中。唯一的外部元件是兩個光纖耦合光導（PC）天線，用于產生和探測由TDS模塊光激發產生的太赫茲輻射。

商業整合

通過光纖/電纜連接外部太赫茲天線元件和TDS系統，得益于其較小的空間尺寸和免受射頻（RF）信號干擾能力，將把太赫茲檢測引入新的應用環境。

我們的太赫茲系統工作波長為1550nm，將Toptica的TDS模塊與PC近場探針結合在一起，可使光纖中的信號色散最小化，并將光學采樣脈沖的持續時間保持在100fs以下。所得到的太赫茲系統只需20ms就可記錄完整的太赫茲時域瞬態，這對于許多需要連續太赫茲測量的應用是一個很大的優勢，諸如在線質量檢測、無損檢測和基于光柵掃描的太赫茲（近場）成像。

與標準配置的自由空間傳輸測量相反（其中發射器天線產生的太赫茲輻射被準直發射并聚焦到遠場探測器天線上），我們基于光纖結構的太赫茲TDS系統將TeraFlash源模塊與Protemics TeraCube近場掃描系統整合在一起，其中后者包括一個用于太赫茲探測和成像的PC近場探針（Protemics TeraSpike TD-800-X-HR-WT）（見圖1）。

圖1 光學時域光譜單元（a）產生超快泵浦/探測信號，而近場掃描單元（b）包括太赫茲發射器和近場探測器元件，以及用于高分辨率測繪的平移臺；被測試的樣品或器件將加載到近場掃描單元中。

計算機單元控制TDS模塊以及近場成像系統。在測量過程中，光柵掃描系統的運動控制單元將樣本的當前位置信息連續傳送給數據采集單元，將其與每個位置記錄的太赫茲數據結合。具有高采樣率的TDS模塊可以在連續運動下（無停止和中斷）進行表面掃描，實現完整的太赫茲瞬態探測。

PC近場探針由一個1μm厚的低溫生長而成砷化鎵（GaAs）懸臂組成，該懸臂具有一對錐形電極，在探針尖端形成PC開關。它可探測靠近樣品表面的太赫茲透射場。與近場電光晶體探針相比，它具有非破壞性和高靈敏度的特點。

散射型探針只能探測樣品垂直方向的z場矢量，而孔徑型探針只能探測水平方向的（x，y）場矢量。相比之下，我們的PC近場探測器可對x、y或z軸方向的場矢量分量選擇性敏感。

科學應用

當懸停在被測樣品表面幾微米處進行測試時，憑借3~10μm的最大空間分辨率， Protemics太赫茲成像儀在工業和科學領域有了新的應用可能。

例如，在科學領域，荷蘭基礎能源研究所（DIFFER）的研究人員發現，超材料的共振頻率在遠場測量的數值與近場的測量結果相差很大。在他們的研究中表明，在1μm近距離檢測的頻率值為0.62THz，而在遠場距離（約24cm）則變為0.85THz。