[發(fā)明專利]利用偏振可控的太赫茲波測量雙折射晶體光軸方向的方法

無效

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• 申請日: 2010-04-16
• 公開（公告）號: CN101813619A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張亮亮;鐘華;鄧朝;張存林
• 申請（專利權(quán)）人: 首都師范大學(xué)
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨;賀華廉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙折射晶體的光軸測量方法，具體地說本發(fā)明涉及一種利用偏振可控的太赫茲波光譜對雙折射晶體的光軸方向進(jìn)行測量的方法。

背景技術(shù)

太赫茲輻射由于其具有瞬態(tài)性、低能性和相干性等獨特的性質(zhì)，而在衛(wèi)星通訊、無損檢測、軍用雷達(dá)等方面具有重大的科學(xué)價值和廣闊的應(yīng)用前景。太赫茲偏振測量、太赫茲通訊、生物醫(yī)學(xué)成像、軍事目標(biāo)識別、化學(xué)成分分析以及太赫茲濾波片的制作等都需要對太赫茲波的偏振方向進(jìn)行精確控制。

通過研究由雙頻激光激發(fā)空氣等離子體所產(chǎn)生的太赫茲輻射的偏振方向，可以通過改變基頻波和二次諧波之間的相對相位控制輻射的太赫茲波的偏振方向，利用這種偏振可控的太赫茲光譜可以對雙折射晶體的光軸進(jìn)行高精度測量。

現(xiàn)有的利用太赫茲時域光譜對雙折射晶體的光軸進(jìn)行測量時需要對雙折射晶體至少旋轉(zhuǎn)180度進(jìn)行測量，在實際應(yīng)用中不僅費時而且操作復(fù)雜，利用偏振可控的太赫茲光譜測量可以克服這些缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種利用偏振可控的太赫茲波測量雙折射晶體光軸方向的方法，以解決上述背景技術(shù)中存在的對雙折射晶體的光軸進(jìn)行測量時需要對雙折射晶體至少旋轉(zhuǎn)180度進(jìn)行測量，在實際應(yīng)用中不僅費時而且操作復(fù)雜的技術(shù)問題。

一種利用偏振可控的太赫茲波測量雙折射晶體光軸方向的方法，包括如下步驟：(1)移動BBO晶體以改變BBO晶體到等離子體的距離，得到太赫茲波的偏振方向相對于水平方向的角度θ和BBO晶體到等離子體的距離d之間的關(guān)系；

(2)將不同頻率下太赫茲波的折射率帶入相位延遲的計算公式，得出雙折射晶體的兩個軸之間的相位延遲隨頻率變化的關(guān)系；

(3)分別選取相位延遲為π的奇數(shù)倍時對應(yīng)的一個太赫茲波頻率f1和π的偶數(shù)倍時對應(yīng)的一個太赫茲波頻率f2，移動BBO晶體，測量頻率f1和f2的太赫茲波在最近鄰的振幅最小值處對應(yīng)BBO晶體移動距離Δd；

(4)雙折射晶體光軸與水平方向的夾角

其中，步驟(1)中在太赫茲波振幅的最大值和最小值之間，BBO晶體到等離子體之間的距離d和太赫茲波的偏振方向相對于水平方向的角度θ之間成線性單調(diào)關(guān)系。

其中，步驟(2)中所述相位延遲的計算公式為其中f為太赫茲波的頻率，Δn＝n_e-n_o，n_e和n_o為對應(yīng)不同頻率f時非尋常光和尋常光的折射率，δ為相位延遲，a為雙折射晶體的厚度，c為光速。

其中，BBO晶體移動13mm，對應(yīng)太赫茲波的偏振方向轉(zhuǎn)過90°。

其中，采用精密平移臺控制移動所述BBO晶體。

本發(fā)明通過上述技術(shù)方案，使得無須轉(zhuǎn)動雙折射晶體，即可對雙折射晶體的光軸方向進(jìn)行測量，其計算和繪圖均可以采用計算機(jī)程序自動進(jìn)行，使得晶體光軸方向的測量更為簡便和準(zhǔn)確，達(dá)到了有益的技術(shù)效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實驗裝置的示意圖；

圖2為太赫茲波的偏振方向與水平方向的夾角和BBO晶體到等離子體的距離之間的關(guān)系圖；

圖3為入射的太赫茲波是水平偏振的情況下，尋常太赫茲波、非尋常太赫茲波以及中間角度的太赫茲波在0.2太赫茲到2.2太赫茲的范圍內(nèi)的折射率與頻率的關(guān)系圖。

圖4為相位延遲隨頻率變化的關(guān)系圖；

圖5為不同頻率的太赫茲電場的振幅隨BBO晶體位置的變化圖。

附圖標(biāo)記說明

1-透鏡；2-BBO晶體；3-聚四氟乙烯板；4-拋面鏡；5-被測雙折射材料；6-導(dǎo)電玻璃；7-ZnTe晶體；8-四分之一波片；9-沃拉斯頓棱鏡；10-差分探測器；11-反射鏡；L1-泵浦光；L2-探測光。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的形狀、構(gòu)造以及特點能夠更好地被理解，以下將列舉較佳實施例并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1為本發(fā)明實驗裝置的示意圖，本發(fā)明的太赫茲偏振分析器包括激光光源，在本實施例中，該激光光源可以選用美國光譜物理公司生產(chǎn)的飛秒激光放大器，其激光脈沖平均輸出功率為3.5W，重復(fù)頻率1KHz，中心波長800nm，脈寬50fs。激光光源還可以選用產(chǎn)生其他波長激光的激光器。

該激光光源光路后方同軸設(shè)置有分束片，產(chǎn)生的激光脈沖經(jīng)過分束片后，被分為兩束光，泵浦光L1和探測光L2。泵浦光L1具有入射激光的絕大部分能量，經(jīng)太赫茲產(chǎn)生裝置產(chǎn)生太赫茲波。探測光L2為低功率激光，作為探測光束。