[發明專利]太赫茲量子級聯激光器輸出激光場形的測量裝置及方法

無效

• 申請號: 201210005694.9
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102589713A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 譚智勇;曹俊誠;郭旭光;陳鎮
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G01J5/10
• 分類號: G01J5/10;H01S5/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種太赫茲量子級聯激光器輸出激光場形的測量裝置，其特征在于，所述測量裝置至少包括激光器部分和激光探測部分，其中：

所述激光器部分包括用以提供電信號的驅動電源，用以提供低溫環境的冷頭，裝設于所述冷頭內用以導熱的熱沉，安裝于所述熱沉上并在所述驅動電源輸出的電信號驅動下輻射出太赫茲光的太赫茲量子級聯激光器，以及裝設在所述冷頭上并位于所述太赫茲光的射出路徑上的聚乙烯窗片；以及

所述激光探測部分包括具有探測模塊的熱像儀，用以實時接收經所述聚乙烯窗片射出的太赫茲光，并將接收到的太赫茲光束的場形分布情況實時顯示，所述探測模塊為基于微型熱探測器單元的焦平面陣列，且所述探測模塊的焦平面陣列豎直放置于距所述太赫茲量子級聯激光器激光出射端面預設的距離范圍內。

2.根據權利要求1所述的太赫茲量子級聯激光器輸出激光場形的測量裝置，其特征在于：所述熱像儀探測模塊的焦平面陣列的二維像數為320×240，像元材料為氧化釩，探測頻率范圍覆蓋3～50THz，探測器的熱靈敏度為50mK，探測模塊的成像幀率為8.5Hz。

3.根據權利要求1所述的太赫茲量子級聯激光器輸出激光場形的測量裝置，其特征在于：所述太赫茲量子級聯激光器的激射頻率范圍覆蓋1.2～5.0THz。

4.根據權利要求3所述的太赫茲量子級聯激光器輸出激光場形的測量裝置，其特征在于：所述太赫茲量子級聯激光器的有源區是通過在半絕緣GaAs襯底上交替生長GaAs層和AlGaAs層的方式形成的。

5.根據權利要求4所述的太赫茲量子級聯激光器輸出激光場形的測量裝置，其特征在于：所述太赫茲量子級聯激光器的有源區為四阱共振聲子結構，所述四阱共振聲子結構包括179個周期結構，每個周期結構包含交替生長的GaAs層和Al_0.15Ga_0.85As層各4層。

6.根據權利要求5所述的太赫茲量子級聯激光器輸出激光場形的測量裝置，其特征在于：所述太赫茲量子級聯激光器的激射頻率范圍為4.76～4.78THz。

7.根據權利要求1所述的太赫茲量子級聯激光器輸出激光場形的測量裝置，其特征在于：所述聚乙烯窗片采用高強度聚乙烯材料；所述聚乙烯窗片通過將灌制的高強度聚乙烯圓柱形材料進行切割、研磨和拋光而制成。

8.根據權利要求1所述的太赫茲量子級聯激光器輸出激光場形的測量裝置，其特征在于：所述驅動電源為可編程電壓源或電流源。

9.根據權利要求1所述的太赫茲量子級聯激光器輸出激光場形的測量裝置，其特征在于：所述冷頭為一閉循環機械制冷系統的低溫輸出部分。

10.一種應用權利要求1～9中任意一項所述的測量裝置的方法，其特征在于：所述方法至少包括以下步驟：

步驟一，根據對太赫茲量子級聯激光器出射激光光束發散特性的分析結果，將熱像儀探測模塊的焦平面陣列豎直放置于距所述太赫茲量子級聯激光器激光出射端面預設的距離范圍內；

步驟二，采用驅動電源給所述太赫茲量子級聯激光器施加周期變化的電壓或電流，使所述太赫茲量子級聯激光器輻射出具有同樣周期變化的太赫茲光，所述周期變化的太赫茲光經過聚乙烯窗片后到達所述熱像儀探測模塊的焦平面陣列上；以及

步驟三，所述熱像儀探測模塊的焦平面陣列對周期變化的太赫茲光進行響應，產生相應的電信號，使周期變化的太赫茲光在焦平面上的強度分布實時地顯示在所述熱像儀的顯示屏幕中，通過分析該顯示屏幕中顯示的圖像所對應的數據得到所述太赫茲量子級聯激光器在距其出射端面預設距離處激光場形的二維分布結果，進而完成了對所述太赫茲量子級聯激光器輸出激光場形的測量。