Entwicklung und Aufbau eines BWO-basierten 1,9-THz-Lokaloszillatoren für den Heterodynempfänger GREAT

Abstract

Astronomische Beobachtungen im Bereich der THz-Frequenzen geben Aufschluss über die Entwicklung der interstellaren Materie in unserem Universum. Als wichtigste Kühllinie dichter Molekülwolken ist die Detektion des Feinstrukturübergangs von einfach-ionisiertem atomarem Kohlenstoff CII bei der Frequenz von 1,9 THz von fundamentaler Bedeutung. Wünschenswert ist das Studium astronomischer Quellen hinsichtlich ihrer Dynamik, Temperatur und Dichte mit möglichst hoher sowohl räumlicher als auch spektraler Auflösung. Heterodynempfänger sind für diese Aufgabe am besten geeignet. Bei dieser Technologie wird das astronomische Signal mittels eines Lokaloszillatoren (LO) auf eine Zwischenfrequenz von wenigen GHz umgesetzt und dann rauscharm weiterverstärkt. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung und der Aufbau des LOs für den 1,9 THz Frequenzkanal des Mehrkanalheterodynempfängers German REceiver for Astronomy at THz-Frequencies (GREAT) der auf dem Flugzeugobservatorium Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy (SOFIA) zum Einsatz kommen wird. Für den Aufbau des LOs wurde auf eine Kombination zweier THz-Strahlungsquellen bestehend aus einem Rückwärtswellenoszillator (Backward-Wave Oscillator, BWO) und einem Frequenzverdreifacher zurückgegriffen. Dieser Ansatz erforderte die Entwicklung einer astigmatisch-abbildenden Submillimeteroptik, um die Leistungsankopplung zwischen BWO und Frequenzverdreifacher zu verbessern...