[發(fā)明專利]利用光控動(dòng)態(tài)光學(xué)元件調(diào)制太赫茲波的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310298429.9
• 申請(qǐng)日: 2013-07-16
• 公開（公告）號(hào): CN103398777A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張巖;王新柯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 首都師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J3/28
• 分類號(hào): G01J3/28;G02F1/015
• 代理公司: 北京億騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11309
• 代理人: 陳霽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用光控動(dòng)態(tài)光學(xué)元件調(diào)制太赫茲波的方法。

背景技術(shù)

太赫茲波(0.1THz～10THz)處于科學(xué)技術(shù)發(fā)展相對(duì)較好的紅外和毫米波之間，廣泛應(yīng)用于遙感、材料特性表達(dá)和控制、無損探傷估值、高保密衛(wèi)星通信、分子光譜學(xué)、信號(hào)處理等等。通常說來，太赫茲系統(tǒng)主要由輻射源、探測(cè)器件和各種功能器件組成。隨著科技發(fā)展對(duì)太赫茲波的需求越來越多，在實(shí)際應(yīng)用中，由于應(yīng)用環(huán)境噪聲以及應(yīng)用需要的限制等，需濾除不需要的頻率和噪聲或者對(duì)太赫茲波的波前進(jìn)行調(diào)制，以提高系統(tǒng)的性能，因而對(duì)太赫茲波控制器件的研究也越來越重要。

另一方面，隨著半導(dǎo)體制造工藝和材料的發(fā)展，電子芯片的運(yùn)算速度更高、面積更小、成本更低。半導(dǎo)體在外部激勵(lì)下的相變過程是由其載流子的輸運(yùn)特性所決定的；利用一束近紅外光脈沖照射半導(dǎo)體時(shí)，由于紅光的單光子能量大于多數(shù)半導(dǎo)體的帶隙能量，經(jīng)紅光激發(fā)后的半導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生大量光致載流子，致使半導(dǎo)體的電導(dǎo)率增強(qiáng)。同時(shí)利用一束THz脈沖照射半導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)致半導(dǎo)體對(duì)THz脈沖的吸收也隨之增強(qiáng)，THz脈沖的透射率發(fā)生改變。因此半導(dǎo)體上光載流子的分布對(duì)THz波具有調(diào)制作用。利用半導(dǎo)體上光致載流子分布調(diào)制太赫茲波的技術(shù)已經(jīng)成為一項(xiàng)調(diào)控太赫茲波的重要技術(shù)。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中利用發(fā)光硅片上載流子分布調(diào)制太赫茲波的示意圖，如圖1所示，由光發(fā)生裝置201提供泵浦光，泵浦光I照射到硅片上產(chǎn)生光致載流子分布，利用ITO(納米銦錫金屬氧化物)導(dǎo)電玻璃使輸入太赫茲光II沿與泵浦光I共線的方向照射到硅片上，在出射太赫茲波的傳播路徑上放置探測(cè)器205，利用凸透鏡204將太赫茲波會(huì)聚入射到探測(cè)器上，探測(cè)器對(duì)輸出太赫茲波進(jìn)行探測(cè)。該現(xiàn)有技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)太赫茲波的調(diào)制，但是由于其采用傳統(tǒng)的光譜探測(cè)技術(shù)，無法獲得太赫茲波的波前信息，因此不能通過該傳統(tǒng)太赫茲調(diào)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的太赫茲波的調(diào)制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)太赫茲光調(diào)制技術(shù)的局限性，以實(shí)現(xiàn)對(duì)太赫茲光波前的任意調(diào)制。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種利用光控動(dòng)態(tài)光學(xué)元件調(diào)制太赫茲波的方法。包括：

a、預(yù)置空間光調(diào)制器的初始調(diào)制圖像，對(duì)輸入太赫茲光進(jìn)行調(diào)制，通過成像測(cè)量獲得預(yù)調(diào)制太赫茲光的第一相對(duì)強(qiáng)度分布圖像，得到校正曲線；

b、給定所述預(yù)調(diào)制太赫茲光的預(yù)期波前信息，根據(jù)所述校正曲線確定所述空間光調(diào)制器的校正調(diào)制圖像；

c、固定所述空間光調(diào)制器的調(diào)制圖像為校正調(diào)制圖像，對(duì)所述輸入太赫茲光進(jìn)行調(diào)制，并通過成像測(cè)量獲得所述預(yù)調(diào)制太赫茲光的第二相對(duì)強(qiáng)度分布圖像；

其中，所述步驟a包括：

a1、將所述空間光調(diào)制器的調(diào)制圖像設(shè)置為初始調(diào)制圖像；

a2、泵浦光照射所述空間光調(diào)制器，所述空間光調(diào)制器調(diào)制所述泵浦光的空間分布；

a3、將所述初始調(diào)制圖像成像在所述半導(dǎo)體上，同時(shí)所述半導(dǎo)體得到所述泵浦光激勵(lì)，產(chǎn)生光致載流子分布；

a4、輸入太赫茲光照射所述半導(dǎo)體，所述半導(dǎo)體調(diào)制所述輸入太赫茲光的電場(chǎng)分布；

a5、第一輸出太赫茲光照射探測(cè)晶體，調(diào)制所述探測(cè)晶體的折射率橢球；

a6、探測(cè)光照射所述探測(cè)晶體，探測(cè)所述探測(cè)晶體的折射率橢球，間接獲取所述第一輸出太赫茲光的信息；

a7、利用成像設(shè)備測(cè)量所述第一輸出太赫茲光中預(yù)調(diào)制太赫茲光電場(chǎng)的兩個(gè)偏振分量E_1x和E_1y；

a8、根據(jù)所述測(cè)得的預(yù)調(diào)制太赫茲電場(chǎng)的兩個(gè)偏振分量E_1x和E_1y計(jì)算相對(duì)強(qiáng)度E₁，得到所述預(yù)調(diào)制太赫茲光的第一相對(duì)強(qiáng)度分布圖像，得出校正曲線；

所述步驟c包括：

c1、將所述空間光調(diào)制器的調(diào)制圖像設(shè)置為校正調(diào)制圖像；

c2、所述泵浦光照射所述空間光調(diào)制器，所述空間光調(diào)制器調(diào)制所述泵浦光的空間分布；

c3、將所述校正調(diào)制圖像成像在所述半導(dǎo)體上，同時(shí)所述半導(dǎo)體得到所述泵浦光激勵(lì)，產(chǎn)生光致載流子分布；

c4、所述輸入太赫茲光照射所述半導(dǎo)體，所述半導(dǎo)體調(diào)制所述輸入太赫茲光的電場(chǎng)分布；

c5、第二輸出太赫茲光照射所述探測(cè)晶體，調(diào)制所述探測(cè)晶體的折射率橢球；

c6、所述探測(cè)光照射所述探測(cè)晶體，探測(cè)所述探測(cè)晶體的折射率橢球，間接獲取所述第二輸出太赫茲光的信息；