太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)。太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)中，飛秒激光器輻射的飛秒激光經(jīng)第一光闌準(zhǔn)直，再由分束鏡將飛秒激光分為泵浦光和探測(cè)光。泵浦光經(jīng)第一光路組件產(chǎn)生太赫茲脈沖；探測(cè)光經(jīng)第一光路組件產(chǎn)生與泵浦光等光程的線(xiàn)偏振探測(cè)光，且線(xiàn)偏振探測(cè)光和太赫茲脈沖經(jīng)合束片合束，得到攜帶太赫茲脈沖信息的待檢測(cè)光束。同時(shí)在探測(cè)裝置中使用了兩塊等厚的電光晶體，調(diào)節(jié)兩塊電光晶體之間晶軸的夾角，對(duì)通過(guò)第一電光晶體的探測(cè)光的兩個(gè)分量o光和e光的相位延遲有相應(yīng)的相位補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)太赫茲脈沖的線(xiàn)性探測(cè)，提升了測(cè)量精度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及太赫茲技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 太赫茲(THz，ITHz = IO12Hz)頻段是指頻率從0.1 THz到10THZ、波長(zhǎng)介于微波與紅外 光之間的電磁輻射區(qū)間。太赫茲輻射因其時(shí)間尺度短，因此可以提供超快時(shí)間分辨光譜的 能力，可以用于透過(guò)生物體、電介質(zhì)材料、氣相物質(zhì)等一些材料，通過(guò)分析樣品材料的透反 射太赫茲信號(hào)便可以獲得關(guān)于材料的成分，以及物理、化學(xué)、生物學(xué)狀態(tài)等信息。還因?yàn)樘?赫茲波的頻帶較廣，以及其光子能量小，不會(huì)對(duì)檢測(cè)物質(zhì)造成損害，使得太赫茲技術(shù)可以應(yīng) 用于成像、光譜分析、無(wú)損檢測(cè)以及高速無(wú)線(xiàn)通信等諸多領(lǐng)域。
[0003] 光電導(dǎo)采樣和電光采樣是兩種常用的太赫茲?rùn)z測(cè)技術(shù)。其中電光采樣需要的脈沖 能量低，并且具有較高的靈敏度和探測(cè)帶寬。但該技術(shù)也存在一定的缺陷，電光采樣是基于 電光效應(yīng)，太赫茲脈沖在通過(guò)雙折射電光晶體時(shí)會(huì)改變晶體的折射率使得探測(cè)光的偏振態(tài) 發(fā)生改變，經(jīng)過(guò)調(diào)制光路后，測(cè)得探測(cè)光兩分量的光強(qiáng)差，從而計(jì)算出太赫茲脈沖的強(qiáng)度。 但是這種方法只適用于低強(qiáng)度的太赫茲信號(hào)，對(duì)于高強(qiáng)度的太赫茲脈沖信號(hào)使用這種方法 會(huì)導(dǎo)致信號(hào)畸變、失真等而得到錯(cuò)誤的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要針對(duì)上述問(wèn)題，提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、太赫茲脈沖信號(hào)測(cè)量精度高的太赫 茲時(shí)域光譜測(cè)試系統(tǒng)。
[0005] -種太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，包括飛秒激光器、第一光闌、分束鏡，所述飛秒激光器 輻射的飛秒激光經(jīng)所述第一光闌準(zhǔn)直，再由所述分束鏡將所述飛秒激光分為栗浦光和探測(cè) 光;還包括第一光路組件、第二光路組件、合束片和探測(cè)裝置；
[0006] 所述栗浦光經(jīng)第一光路組件產(chǎn)生太赫茲脈沖;所述探測(cè)光經(jīng)第二光路組件產(chǎn)生與 所述栗浦光等光程的線(xiàn)偏振光；
[0007] 所述探測(cè)光和太赫茲脈沖經(jīng)合束片合束，得到攜帶太赫茲脈沖信息的待檢測(cè)光 束；
[0008] 所述探測(cè)裝置用于探測(cè)所述待檢測(cè)光束，沿所述待檢測(cè)光束傳播方向依次包括第 一電光晶體、第二電光晶體、四分之一波片、沃拉斯頓棱鏡、光電探測(cè)器、鎖相放大器和信息 處理裝置;所述第一電光晶體與第二電光晶體的厚度相等，且所述第一電光晶體與第二電 光晶體晶軸夾角能夠調(diào)節(jié)。
[0009] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一電光晶體和第二電光晶體均為閃鋅礦晶體。
[0010] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一電光晶體晶軸與第二電光晶體晶軸的夾角為180 度。
[0011] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述信息處理裝置包括具體用于按照如下公式確定所述太 赫茲脈沖的振幅：
[0012]
[0013] 兵〒，η定嬸詳瞄評(píng)木艾A赫纮吻忭用叮的不?止折射率，γ 41是碲化鋅晶體的電 光張量，L是碲化鋅晶體的厚度，λ是飛秒激光器的中心波長(zhǎng)，△ I是光電探測(cè)器測(cè)得探測(cè)光 的O光與e光的光強(qiáng)差，I是光電探測(cè)器測(cè)得的〇光與e光的光強(qiáng)和。
[0014] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一光路組件沿所述栗浦光傳播方向依次包括多個(gè)反 射鏡、第二光闌、第一透鏡、太赫茲脈沖發(fā)射裝置、第一拋物面鏡和第二拋物面鏡；
[0015] 所述太赫茲發(fā)射裝置用于輻射產(chǎn)生太赫茲脈沖；
[0016] 所述第一拋物面鏡、第二拋物面鏡相對(duì)設(shè)置，且所述第一拋物面鏡用于將太赫茲 脈沖進(jìn)行準(zhǔn)直處理;所述第二拋物面鏡用于將太赫茲脈沖進(jìn)行聚焦處理。
[0017]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一光路組件中還包括硅片，用于濾除雜光，僅讓所述 太赫茲脈沖透過(guò);所述硅片設(shè)置在所述太赫茲發(fā)射裝置與所述第一拋物面鏡之間。
[0018] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述太赫茲發(fā)射裝置為有源的光電導(dǎo)天線(xiàn)或無(wú)源的非線(xiàn)性 光學(xué)整流晶體中的一種。
[0019] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述無(wú)源的非線(xiàn)性光學(xué)整流晶體為偏硼酸鋇晶體。
[0020] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二光路組件沿所述探測(cè)光傳播的方向依次包括延遲 線(xiàn)裝置、斬波器、二分之一波片、格蘭棱鏡、第二透鏡和第三光闌；
[0021] 所述斬波器用于為所述鎖相放大器提供調(diào)制頻率;所述二分之一波片、格蘭棱鏡 用于調(diào)節(jié)所述探測(cè)光的偏振性。
[0022] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光電探測(cè)器為差分光電探測(cè)器。
[0023] 上述太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)中，栗浦光經(jīng)第一光路組件產(chǎn)生太赫茲脈沖;探測(cè)光經(jīng) 第一光路組件產(chǎn)生與栗浦光等光程的線(xiàn)偏振探測(cè)光，且線(xiàn)偏振探測(cè)光和太赫茲脈沖經(jīng)合束 片合束，得到攜帶太赫茲脈沖信息的待檢測(cè)光束。同時(shí)在探測(cè)裝置中使用了兩塊等厚的電 光晶體，改變這兩塊電光晶體之間晶軸的夾角，對(duì)探測(cè)光的兩個(gè)分量O光和e光，有一個(gè)相位 補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)太赫茲脈沖的線(xiàn)性探測(cè)，提升了測(cè)量精度。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1為太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)光路圖。
[0025]圖中標(biāo)號(hào)：飛秒激光器1、第一光闌2、第四光闌3、分束鏡4、反射銀鏡5、6、13、20、第 二光闌7、第一透鏡8、偏硼酸鋇晶體9、硅片10、第一拋物面鏡11、第二拋物面鏡12、延遲線(xiàn)裝 置14、斬波器15、二分一波片16、格蘭棱鏡17、第二透鏡18、第三光闌19、合束片21、第一電光 晶體(碲化鋅晶體)22、第二電光晶體(碲化鋅晶體)23、四分之一波片24、沃拉斯頓棱鏡25、 差分探測(cè)器26、鎖相放大器27和信息處理裝置28。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中 給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所 描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容的理解更加透徹 全面。
[0027] 除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的 技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具 體的實(shí)施例的目的，不是旨在限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語(yǔ)"和/或"包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān) 的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0028] 如圖1所示的為太赫茲時(shí)域光譜儀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:飛秒激光器1、第一光 闌2、第四光闌3、分束鏡4、反射銀鏡5、6、13、20、第二光闌7、第一透鏡8、偏硼酸鋇晶體9、硅 片10、第一拋物面鏡11、第二拋物面鏡12、延遲線(xiàn)裝置14、斬波器15、二分一波片16、格蘭棱 鏡17、第二透鏡18、第三光闌19、合束片21、第一電光晶體(碲化鋅晶體)22、第二電光晶體 (碲化鋅晶體)23、四分之一波片24、沃拉斯頓棱鏡25、差分探測(cè)器26(D1、D2分別為光電探 頭）、鎖相放大器27和信息處理裝置28。
[0029] 其工作的過(guò)程如下：飛秒激光器1為鈦藍(lán)寶石飛秒激光器，該鈦藍(lán)寶石飛秒激光器 可以輻射出800納米(nm)、40飛秒(fs)的脈沖激光。脈沖激光光源通過(guò)第一光闌2、第四光闌 3將光路準(zhǔn)直，進(jìn)而保證后續(xù)光路的穩(wěn)定性。被準(zhǔn)直的光路接下來(lái)被分束鏡4分為二束光路， 一路為栗浦光，另一路為探測(cè)光，其中栗浦光對(duì)應(yīng)的光路為第一光路組件A，探測(cè)光對(duì)應(yīng)的 光路為第二光路組件B。
[0030] 在本實(shí)施例中，由于空間上的局限，在第一光路組件A和第二光路組件B中，設(shè)有若 干個(gè)反射銀鏡5、6、13、20，對(duì)相應(yīng)的光路進(jìn)行轉(zhuǎn)折，使得第一光路組件4中的栗浦光和第二 光路組件B中的探測(cè)光的光路等光程。在其他實(shí)施例中，可以根據(jù)空間的大小，其反射銀鏡 的數(shù)量、位置的擺放可以根據(jù)實(shí)際的需求來(lái)設(shè)定，可以通過(guò)合理的設(shè)計(jì)及布局實(shí)現(xiàn)栗浦光 和探測(cè)光的光路等光程。
[0031] 第一光路組件A中依次設(shè)置有第二光闌7、第一透鏡8、偏硼酸鋇晶體9、硅片10、第 一拋物面鏡11、第二拋物面鏡12。栗浦光在經(jīng)過(guò)反射銀鏡5、6轉(zhuǎn)折后經(jīng)過(guò)第二光闌7,進(jìn)一步 準(zhǔn)直栗浦光，栗浦光經(jīng)過(guò)第一透鏡8(第一透鏡8為聚焦透鏡），栗浦光(飛秒脈沖光)聚焦后 電離空氣形成一段等離子體細(xì)絲，經(jīng)偏硼酸鋇晶體(Ba(BO 2)2, ΒΒ0)輻射出太赫茲脈沖。在本 實(shí)施例中，偏硼酸鋇晶體(BB0)9放置在偏離第一透鏡8的焦點(diǎn)位置，防止聚焦光太強(qiáng)，損壞 偏硼酸鋇晶體(BB0)9。
[0032] 硼酸鋇晶體（BB0)9是一種新型的紫外倍頻晶體，具有較寬的透光波段（190nm-3500nm)和位相匹配范圍（409.6nm-3500nm)、大的非線(xiàn)性光學(xué)系數(shù)，高的抗光損傷閾值、較 寬的溫度帶寬及優(yōu)越的光學(xué)均勻性。由于鈦藍(lán)寶石飛秒激光器1輻射出的為SOOnm的飛秒激 光脈沖，800nm的飛秒激光脈沖經(jīng)偏硼酸鋇晶體倍頻之后產(chǎn)生400nm的倍頻光，同時(shí)有800nm 的基頻光聚焦電離空氣形成等離子體，同時(shí)400nm的倍頻光作用在等離子體細(xì)絲上，驅(qū)動(dòng)等 離子體從而輻射太赫茲脈沖。太赫茲場(chǎng)的產(chǎn)生是由于聚焦飛秒脈沖激發(fā)氣體電離形成等離 子體細(xì)絲輻射而來(lái)，不存在材料的損傷閾值限制，可以使用高功率激光產(chǎn)生強(qiáng)的太赫茲輻 射，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)偏硼酸鋇晶體角度實(shí)現(xiàn)對(duì)太赫茲輻射的優(yōu)化。
[0033]在其他實(shí)施例中，偏硼酸鋇晶體(BBO)還可以為其他的非線(xiàn)性光學(xué)整流晶體，例 如:銀酸釔(YVO4)或冰洲石(Calcite)相類(lèi)似的雙折射材料。
[0034]在其他實(shí)施例中，偏硼酸鋇晶體9用有源的光電導(dǎo)天線(xiàn)來(lái)代替。光電導(dǎo)天線(xiàn)是由基 片和蒸鍍?cè)谏厦娴膬筛饘匐姌O組成的。在兩金屬電極之間加上偏置電壓后，當(dāng)激發(fā)光為 飛秒激光時(shí)，所福射的電磁波即為太赫茲福射。一般，使用低溫生長(zhǎng)的砷化鎵(LT-GaAs)光 電導(dǎo)天線(xiàn)。
[0035] 經(jīng)偏硼酸鋇晶體(Ba (BO2) 2，BBO)輻射出太赫茲脈沖透過(guò)硅片10過(guò)濾掉800nm的基 頻光以及400nm倍頻光，只透過(guò)太赫茲脈沖。由于太赫茲脈沖是一種錐形輻射，在硅片10后 方設(shè)置有第一拋物面鏡11和第二拋物面鏡12，且第一拋物面鏡11和第二拋物面鏡12相對(duì)設(shè) 置。第一拋物面鏡11用于將錐形太赫茲脈沖進(jìn)行準(zhǔn)直處理;第二拋物面鏡12用于將準(zhǔn)直處 理后的平行太赫茲脈沖進(jìn)行聚焦處理。
[0036] 第二光路組件B包括依次設(shè)置的延遲線(xiàn)裝置14、斬波器15、二分之一波片16、格蘭 棱鏡17、第二透鏡18和第三光闌19。探測(cè)光在經(jīng)過(guò)反射銀鏡13轉(zhuǎn)折后經(jīng)過(guò)延遲線(xiàn)裝置14,延 遲線(xiàn)裝置14包括光學(xué)延遲線(xiàn)控制裝置和光學(xué)延遲線(xiàn)，信息處理裝置28通過(guò)光學(xué)延遲線(xiàn)控制 裝置控制光學(xué)延遲線(xiàn)移動(dòng)，延遲線(xiàn)裝置14使用步進(jìn)掃描的方式對(duì)太赫茲脈沖在空間上進(jìn)行 逐點(diǎn)探測(cè)，得到太赫茲時(shí)域波形。經(jīng)延遲線(xiàn)裝置14處理的探測(cè)光經(jīng)過(guò)斬波器15為后面的鎖 相放大器27提供調(diào)制頻率。接著探測(cè)光經(jīng)過(guò)二分之一波片16以及格蘭棱鏡17調(diào)節(jié)探測(cè)光的 偏振，使其探測(cè)光為線(xiàn)偏振光。具有線(xiàn)性偏振的探測(cè)光經(jīng)過(guò)第二透鏡18聚焦、第三光闌19準(zhǔn) 直后，與經(jīng)過(guò)第二拋物面鏡12聚焦后的太赫茲脈沖在合束片21處合束。合束片21，用于把產(chǎn) 生的太赫茲脈沖和探測(cè)光合束，并且保證分束鏡產(chǎn)生栗浦光和探測(cè)光的光路等光程。
[0037] 合束后的攜帶太赫茲脈沖信息的待檢測(cè)光束由探測(cè)裝置C來(lái)探測(cè)待檢測(cè)光束。合 束后的太赫茲脈沖和線(xiàn)性偏振的探測(cè)光同時(shí)共線(xiàn)的經(jīng)過(guò)第一電光晶體22;由于光電效應(yīng)， 太赫茲脈沖會(huì)對(duì)碲化鋅晶體的折射率有所調(diào)制，使之發(fā)生普克爾效應(yīng)(Pockels Effect)， 通過(guò)第一電光晶體22的探測(cè)光就會(huì)發(fā)生雙折射，又線(xiàn)性偏振變?yōu)闄E圓偏振。經(jīng)過(guò)調(diào)制之后 的折射率會(huì)對(duì)探測(cè)光的分量〇光和e光產(chǎn)生相位延時(shí)。緊接著，合束后的光場(chǎng)經(jīng)過(guò)第二電光 晶體23,其中，第一電光晶體22和第二電光晶體23的厚度相等，且兩個(gè)電光晶體無(wú)縫整合在 一起。經(jīng)過(guò)第二電光晶體23后，對(duì)之前相位延時(shí)的〇光和e光有一個(gè)相位補(bǔ)償，通過(guò)調(diào)節(jié)第一 電光晶體(碲化鋅晶體)22、第二電光晶體(碲化鋅晶體)23的晶軸的夾角，使探測(cè)光的兩個(gè) 分量〇光和e光的相位延遲盡量減至最小。其中，第一電光晶體22和第二電光晶體23均為閃 鋅礦晶體，在本實(shí)施例中，第一電光晶體22和第二電光晶體23均為(001)晶軸導(dǎo)向的碲化鋅 晶體。在其他實(shí)施例中，第一電光晶體22和第二電光晶體23還可以為同類(lèi)型的閃鋅礦晶體。
[0038] 在本實(shí)施例中，第一電光晶體(碲化鋅晶體)22、第二電光晶體(碲化鋅晶體)23的 晶軸的夾角為180度(π)，兩塊碲化鋅晶體之間有了 π夾角后，即使太赫茲脈沖的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到幾 十毫瓦每厘米也不會(huì)使〇光和e光完全分離，就可以避免由于太赫茲脈沖的場(chǎng)強(qiáng)太高而使太 赫茲信號(hào)出現(xiàn)飽和。同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)第一電光晶體(碲化鋅晶體)22、第二電光晶體(碲化鋅晶 體)23的晶軸的夾角實(shí)現(xiàn)對(duì)太赫茲脈沖的線(xiàn)性探測(cè)，提高測(cè)量精度。
[0039]待檢測(cè)光束經(jīng)過(guò)兩塊碲化鋅晶體調(diào)制后，再經(jīng)過(guò)四分之一波片24以及沃拉斯頓棱 鏡25在空間上分離開(kāi)偏振方向垂直的〇光和e光。在空間上分離開(kāi)〇光和e光分別由差分探測(cè) 器26的兩個(gè)光電探頭(D1、D2)接收，由差分探測(cè)器26完成光電信號(hào)轉(zhuǎn)換，輸出的小信號(hào)。其 輸出的小信號(hào)由與斬波器同步的鎖相放大器進(jìn)行必要的放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換。信息處理裝置通 過(guò)數(shù)據(jù)接口接收和存儲(chǔ)鎖相放大器處理后的太赫茲信號(hào)的離散數(shù)據(jù)，并可實(shí)現(xiàn)快速傅里葉 變換，將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)為頻域信號(hào)。利用上述的頻域和時(shí)域太赫茲信號(hào)，依據(jù)相應(yīng)的物理模型 或原理處理后的信號(hào)數(shù)據(jù)反推出太赫茲時(shí)域光譜。具體按照如下公式確定太赫茲時(shí)域光場(chǎng) 的振幅：
[0040]
[0041] 式中，η是碲化鋅晶體未受太赫茲場(chǎng)作用時(shí)的本征折射率，γ?是碲化鋅晶體的電 光張量，L是一塊碲化鋅晶體的厚度，λ是飛秒激光器的光源波長(zhǎng)，△ I是光電探測(cè)器測(cè)得的〇 光與e光的光強(qiáng)差，I是光電探測(cè)器測(cè)得的〇光與e光的光強(qiáng)和。傳統(tǒng)的探測(cè)裝置推導(dǎo)出的一 階近似的太赫茲時(shí)域光場(chǎng)振幅公式：
[0042]
[0043] 與一階近似的太赫茲時(shí)域光場(chǎng)振幅公式相比，二階近似太赫茲時(shí)域光場(chǎng)的振幅公 式進(jìn)一步的提升了太赫茲信號(hào)的還原精度以及可探測(cè)的范圍。
[0044] 以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí) 施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存 在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。
[0045] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù) 范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，包括飛秒激光器、第一光闊、分束鏡，所述飛秒激光器福 射的飛秒激光經(jīng)所述第一光闊準(zhǔn)直，再由所述分束鏡將所述飛秒激光分為累浦光和探測(cè) 光;其特征在于，所述太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)還包括第一光路組件、第二光路組件、合束片和 探測(cè)裝置； 所述累浦光經(jīng)第一光路組件產(chǎn)生太赫茲脈沖;所述探測(cè)光經(jīng)第二光路組件產(chǎn)生與所述 累浦光等光程的線(xiàn)偏振探測(cè)光； 所述探測(cè)光和太赫茲脈沖經(jīng)合束片合束，得到攜帶太赫茲脈沖信息的待檢測(cè)光束； 所述探測(cè)裝置用于探測(cè)所述待檢測(cè)光束，沿所述待檢測(cè)光束傳播方向依次包括第一電 光晶體、第二電光晶體、四分之一波片、沃拉斯頓棱鏡、光電探測(cè)器、鎖相放大器和信息處理 裝置;所述第一電光晶體與第二電光晶體的厚度相等，且所述第一電光晶體與第二電光晶 體晶軸夾角能夠調(diào)節(jié)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電光晶體和第二 電光晶體均為閃鋒礦晶體。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電光晶體晶軸與 第二電光晶體晶軸的夾角為180度。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，其特征在于，所述信息處理裝置包括具 體用于按照如下公式確定所述太赫茲脈沖的振幅：其中，η是蹄化鋒晶體未受太赫茲場(chǎng)作用時(shí)的本征折射率，γ 41是蹄化鋒晶體的電光張 量，L是蹄化鋒晶體的厚度，λ是飛秒激光的中屯、波長(zhǎng)，Δ I是光電探測(cè)器測(cè)得探測(cè)光的0光與 e光的光強(qiáng)差，I是光電探測(cè)器測(cè)得的0光與e光的光強(qiáng)和。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光路組件沿所述 累浦光傳播方向依次包括多個(gè)反射鏡、第二光闊、第一透鏡、太赫茲脈沖發(fā)射裝置、第一拋 物面鏡和第二拋物面鏡； 所述太赫茲發(fā)射裝置用于福射產(chǎn)生太赫茲脈沖； 所述第一拋物面鏡、第二拋物面鏡相對(duì)設(shè)置，且所述第一拋物面鏡用于將太赫茲脈沖 進(jìn)行準(zhǔn)直處理;所述第二拋物面鏡用于將太赫茲脈沖進(jìn)行聚焦處理。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光路組件中還包 括娃片，用于濾除雜光，僅讓所述太赫茲脈沖透過(guò);所述娃片設(shè)置在所述太赫茲發(fā)射裝置與 所述第一拋物面鏡之間。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，其特征在于，所述太赫茲發(fā)射裝置為有 源的光電導(dǎo)天線(xiàn)或無(wú)源的非線(xiàn)性光學(xué)整流晶體中的一種。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)源的非線(xiàn)性光學(xué)整 流晶體為偏棚酸領(lǐng)晶體。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，其特征在于，所述第二光路組件沿所述 探測(cè)光傳播的方向依次包括延遲線(xiàn)裝置、斬波器、二分之一波片、格蘭棱鏡、第二透鏡和第 Ξ光闊； 所述斬波器用于為所述鎖相放大器提供調(diào)制頻率;所述二分之一波片、格蘭棱鏡用于 調(diào)節(jié)所述探測(cè)光的偏振性。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，其特征在于，所述光電探測(cè)器為差分 光電探測(cè)器。
【文檔編號(hào)】G01J3/42GK105841816SQ201610338618
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月19日
【發(fā)明人】彭世昌, 潘奕, 李辰, 丁慶
【申請(qǐng)人】深圳市太赫茲系統(tǒng)設(shè)備有限公司, 深圳市太赫茲科技創(chuàng)新研究院有限公司