Die technologische Lücke im Terahertz(THz)-Band zeigt sich in einem Mangel an kosteneffizienten Geräten zur Charakterisierung von Bauteilen und Komponenten, wie z.B. Vektornetzwerkanalysatoren (VNAs) und Spektrumanalysatoren. Diese Arbeit präsentiert in ihrem ersten Teil eine voll ballistische (fully-ballistic, FB)-p-i-n-Diode als Quelle für einen photonischen VNA (PVNA). Die Quelle ist auf eine kommerzielle Implementierung mit effzienter optischer Kopplung, verbesserter Wärmeleitfähigkeit und einfacher kommerzieller Herstellung im Vergleich zu anderen Technologien wie n-i-pn-i-p-Übergitter-Fotomischern ausgelegt. Besonderes Augenmerk wird auf die Verfeinerung einiger notwendiger Prozessschritte gelegt, die einige der größten Anstrengungen innerhalb dieser Arbeit darstellten. Die hier vorgestellte FB-p-i-n-Diode zeigt experimentell eine verbesserte Effizienz hinsichtlich des Transportzeitabfalls bei hohen Frequenzen (über 1 THz) im Vergleich zu einer ni-pnip-Übergitterdiode, obwohl sie immer noch eine niedrigere absolute emittierte Leistung aufweist Verbesserungsmöglichkeiten für zukünftige Implementierungen werden aufgezeigt.

Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit Analysen mittels THz-Zeitbereichsspektroskopie (THz-TDS) von Flüssigkeiten. Nach einer theoretischen Beschreibung der THz-TDS-Technik und den wichtigsten systematischen und stochastischen Fehlerquellen wird Motoröl mit unterschiedlichen Verschmutzungs- und Oxidationsgraden von Benzin verwendet, um zu analysieren, wie sich die verschiedenen Fehlerquellen auf das spektroskopische Ergebnis auswirken. Es wird eine höhere Robustheit der Phasenmessungen gezeigt (d. H. Proben, die anhand deren Brechungsindex unterschieden wurden), die nicht durch Systemrauschen beeinflusst werden und einen Fehler nahe der Auflösungsgrenze zeigen. Der differenziertere Absorptionskoeffizient zwischen den Proben macht es jedoch immer noch zu einem geeigneteren parameter, um den Oxidationsgrad bzw. den Kontaminationsgrad zu bestimmen.

Im letzten Kapitel wird eine neuartige Technik zur Identiffizierung von Biodiesel in Erdöl-Diesel-Gemischen anhand von breitbandigen Messungen des Absorptionskoeffizienten vorgestellt. Dieser neue Ansatz zeigt die Präzision der Bestimmung des Biodiesel-Gehalts anhand einer Linearkombination von zwei Modellen, eines für jede der beiden Komponenten wobei eine Abweichung von den Nennwerten des Biodieselgehalts von weniger als 3% gezeigt wird. Dies ermöglicht die Echtzeitanalyse der Mischung, ohne dass enge spektrale Merkmale erforderlich sind. Durch die Verwendung von Breitbandinformationen werden auch Fehler bei der Bestimmung des Biodieselgehalts vermieden, wenn andere Verunreinigungen und systematische Fehler die Absorption bei speziffischen Frequenzen beeinflussen.