T-KOS | Terahertz-Photonik

Die Welt, in der wir leben, wird zunehmend digitaler und ist hochtechnisiert. Das sorgt nicht nur für ein erhöhtes Datenaufkommen, sondern bringt gleichzeitig mehr Anforderungen an Kommunikationsnetze mit sich. An dieser Stelle bietet die Terahertz-Technologie neue Ansätze, denn sie verspricht eine größere Datenkapazität und nutzbare Bandbreite. Auch im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) birgt diese Technologie viel Potenzial, denn: Terahertz-Wellen ermöglichen es, die meisten elektrisch nichtleitenden Materialien zu untersuchen. Im Gegensatz zu Ultraschall- oder Röntgenstrahlung ist Terahertz-Strahlung dabei für Menschen ungefährlich und funktioniert ohne Koppelmedium.

Trotzdem wird das Potenzial dieser Technologie bisher nicht voll ausgeschöpft, weil es an preiswerten, schnellen und hochauflösenden Systemen mit optimierten KI-basierten Bilderkennungsalgorithmen fehlt. Das Projekt »T-KOS« hat sich daher zum Ziel gesetzt, Technologie und Anwendung von Terahertz-Systemen voranzutreiben. Dazu hat ein Team bestehend aus Forschenden verschiedener Fraunhofer-Institute sowie vom Leibniz FBH und IHP zwischen Mai 2021 und August 2022 in drei thematischen Strängen geforscht. Nachfolgend werfen wir einen näheren Blick auf die Ergebnisse des Strangs Terahertz-Photonik.

Dieser Forschungsstrang widmete sich der Entwicklung von photonischen Terahertz-Systemen mit einer Bandbreite von 300 GHz bis 2,5 THz für die zerstörungsfreie, hochaufgelöste industrielle Bildgebung. Basis dafür war ein photonisches FMCW-Radar, das während des Projekts zu einem synthetischen FMCW-Radar mit jeweils acht Sende- und Empfangseinheiten weiterentwickelt wurde. Diese Technologie ermöglicht das Durchdringen von sehr dünnen Schichten was beispielsweise in der Automobilindustrie benötigt wird, um die einzelnen Schichten eines mehrlagigen Lacks zu vermessen. Auch Defekte in Bausteilen können mit dieser Technik sichtbar gemacht werden. Das bietet für die Industrie viele Vorteile, denn Prozesse können so optimiert und effizienter gestaltet werden.

Im Projekt »T-KOS« ist es außerdem gelungen, die entwickelte Technologie zu skalieren – im konkreten Fall auf acht Messköpfe, die gleichzeitig messen können. Das ist insbesondere für Produktionsprozesse, bei denen an mehreren Stellen parallel gemessen werden muss, relevant. Im Video gibt Dr. Robert Kohlhaas, Leiter der Arbeitsgruppe THz Sensors and Systems am Fraunhofer HHI, tiefere Einblicke in das Projekt.