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B3 Synthetische Apertur im THz-Bereich

Projektleiter

Prof. Dr.-Ing. Peter Haring Bolívar, Prof. Dr.-Ing. Otmar Loffeld

Ausgangslage

Seit dem Aufkommen von Femtosekundenlaser-basierten THz-Technologien in den 1990er Jahren, hat die THz-Technologie vielfältige Anwendungspotentiale demonstriert. Die reale Umsetzung dieser Potentiale wird jedoch durch den unzureichenden Entwicklungsstand bestehender THz-Bildgebungssysteme stark limitiert. Ein wesentliches Problem bereitet dabei die räumliche Auflösung: in einem traditionellen Bildgebungsansatz definiert das Verhältnis von Wellenlänge zur Dimension der verwendeten Bildgebungsoptik (Linse oder Reflektordurchmesser) die minimal erreichbare Auflösung einer Szene. Bei typischen THz-Anwendungsszenarien bedingt die notwendige große numerische Apertur eines Systems unpraktikable Optikdimensionen. Beispielsweise würde eine 1cm Auflösung in 10 m Abstand bei 0.5 THz eine Optikdimension von 80 cm Durchmesser erfordern. Es ist daher fundamental zu überprüfen, ob überhaupt THz-Bildgebung mit klassischen Abbildungsystemen der ideale Ansatz für Bildgebung in diesem Frequenzbereich darstellt.

Ziele und Arbeitsprogramm

In diesem Projekt sollen zwei Ansätze zur SAR-basierten Bildgebung im THz-Frequenzbereich realisiert und untersucht werden. Zum einen werden vollelektronische Ansätze (bei 280 GHz und 580 GHz) betrachtet. Diese Systeme werden als FM-CWRadar konfiguriert und haben den großen Vorteil einer hohen Sensitivität bei minimalen Messzeiten. Des Weiteren ist eine Bewegung von Sender und Empfänger leicht möglich. Zum anderen werden Femtosekundenbasierte THz-Technologieansätze untersucht, die derzeit wesentlich langsamere Messzeiten bedingen und eine deutlich höhere Bandbreite und Ortsauflösung ermöglichen. Hierbei müssen noch signifikante technologische Lösungen zur Femtosekunden Anregung der THz Quellen und Detektoren erarbeitet werden. Prinzipiell bedingt die angestrebte THz-SAR-Technologie auch unterschiedliche SAR-Realisierungsansätze. Im Bereich der SAR-Signalverarbeitung sind insbesondere neue Ansätze zu entwickeln, die die gepulste und die FM-CW-Modulation mit hoher Bandbreite berücksichtigen.

Synthetische Apertur für Radardaten

Erste SAR-Testergebnisse mit niedriger THz-Strahlung