Das Verstndnis von Streuprozessen hat unser Bild der Physik fundamental verndert. Heute knnen wir nicht nur erklren, warum der Himmel blau ist, und beweisen, dass Atome einen schweren Kern haben mssen. Wir sind auch in der Lage, komplexe Radarsysteme zu entwickeln, die sowohl im Straen- als auch im Luftverkehr fr Sicherheit sorgen, und knnen Kommunikationssysteme dank prziser Kanalausbreitungsmodelle so auslegen, dass stets ein zuverlssiger Empfang gewhrleistet ist. Kurzum - Streuprozesse sind sowohl aus wissenschaftlicher als auch aus technischer Sicht von herausragender Bedeutung. Whrend das Streuverhalten von elektromagnetischen Wellen in den meisten spektralen Bereichen bereits ausgiebig untersucht wurde, existieren bisher nur wenige Studien, die sich mit Streuung von Terahertz(THz)-Wellen, das heit der Streuung von Strahlung mit Frequenzen zwischen 0,1 bis 10 THz, beschftigen. Begrndet liegt dieser Mangel an Untersuchungen keineswegs im geringen wissenschaftlichen Interesse, sondern in der Tatsache, dass THz-Quellen und -Detektoren erst seit wenigen Jahren technisch nutzbar sind. Die vorliegende Dissertation soll zum Verstndnis des Streuverhaltens von THz-Wellen beitragen und Anwendungspotentiale fr dieses Wissen aufzeigen. Dabei werden verschiedene Teilgebiete betrachtet. Zunchst werden die dielektrischen Eigenschaften heterogener Materialien diskutiert, die durch Effektive-Medien-Theorien beschrieben werden knnen. Teil der Betrachtungen ist eine neuentwickelte Erweiterung des hufig verwendeten Bruggeman-Ansatzes, die sich besonders flexibel fr die Modellierung heterogener Materialien bei THz-Frequenzen einsetzen lsst, wie an verschiedenen Messreihen aufgezeigt wird. Im Anschluss wird das Potential der THz-Zeitbereichsspektroskopie fr Radarquerschnittsmessungen aufgezeigt, wobei zunchst einfache Streukrper wie Kugel, Zylinder und Platte als Referenzobjekte dienen und im Anschluss skalierte Flugzeugmodelle mit komplexer Geometrie betrachtet werden. Ein weiterer Abschnitt widmet sich der diffusen Streuung an rauen Oberflchen, insbesondere im Hinblick auf deren Bedeutung fr hochbitratige THz-Kommunikationssysteme. Im Zentrum der Betrachtung steht die Frage, inwieweit sich die Kirchhoff-Streutheorie fr Kanalmodelle nutzen lsst, die fr die Propagationsmodellierung in THz-Kommunikationssystemen bentigt werden. Schlielich werden zwei Themenfelder betrachtet, die sich Streuung im erweiterten Sinne zu Nutze machen: Zum einen wird ein im Rahmen dieser Arbeit entwickeltes bildgebendes Verfahren erlutert, das auf dem Einsatz periodisch rauer Oberflchen in Form von Blazegittern aufbaut. Dem Verfahren liegt die Idee zu Grunde, die Frequenzbandbreite von THz-Zeitbereichsspektrometern in ortsaufgelste Information ber das Absorptionsverhalten einer Probe zu transformieren. Zum anderen werden zwei neuartige Konzepte fr THz-Metamaterialien vorgestellt, die aufgrund ihrer Sub-Wellenlngen-Ausmae oft auch als streuende Metapartikel interpretiert werden. Diese Strukturen weisen extrem scharfe Resonanzen auf und eignen sich daher besonders gut fr den Einsatz in hochsensitiven Dnnschichtsensoren. Abgeschlossen wird die Arbeit mit einer Zusammenfassung und einem Ausblick auf zuknftige Experimente.

Titel
Das Streuverhalten von Terahertz-Wellen
EAN
9783736938410
ISBN
978-3-7369-3841-0
Format
E-Book (pdf)
Herausgeber
Veröffentlichung
10.08.2011
Digitaler Kopierschutz
Wasserzeichen
Dateigrösse
3.86 MB
Anzahl Seiten
221
Jahr
2011
Untertitel
Deutsch