[發明專利]一種產生太赫茲脈沖和實時檢測的方法

有效

• 申請號: 201310533473.3
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN103557949B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 王玉華;余翔翔;趙存玲;謝亞峰;唐翰玉
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明屬于太赫茲輻射源技術領域，尤其涉及一種產生太赫茲脈沖和實時檢測的方法。

背景技術

太赫茲（THz）是介于宏觀電子學向微觀光子學過渡的頻段，頻率為0.1THz到10THz之間。太赫茲脈沖所處的特殊頻段決定了其特殊的性質，它不僅適合于生物醫學成像和探測成像，而且是空間運動目標的偵察﹑識別﹑致盲﹑對抗無線通信和反恐輯毒的有力工具。在過去幾年里，太赫茲應用已經滲透到物理、傳感、通訊、生命科學等領域。國際上已有一百多個研究小組從事有關太赫茲相關領域的研究。太赫茲脈沖輻射源技術的發展是推動太赫茲應用技術及其相關交叉學科迅速發展的關鍵所在。

目前，采用傳統的太赫茲脈沖產生技術產生的太赫茲脈沖電場強度低，太赫茲脈沖的能量也較低，能量轉換效率不高，要同時檢測所產生的太赫茲脈沖還需額外增加一臺激光器用來產生探測光，因此實驗裝置復雜，成本高。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種裝置簡單、成本低、太赫茲輻射源的原料豐富易得、太赫茲脈沖產生效率高的產生太赫茲脈沖和實時檢測的方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案的具體步驟是：

步驟1、先通過晶體提拉法生長鈮酸鋰單晶，然后對所述鈮酸鋰單晶切割拋光，制得鈮酸鋰單晶薄片。再采用金屬蒸汽真空弧方法，將銅離子注入所述鈮酸鋰單晶薄片，制得注銅的鈮酸鋰單晶薄片；注銅的鈮酸鋰單晶薄片為太赫茲輻射源。

步驟2、將太赫茲輻射源垂直地安裝在太赫茲脈沖裝置的會聚透鏡的右邊，開啟太赫茲脈沖系統的鈦藍寶石激光器，鈦藍寶石激光器產生激光脈沖，激光脈沖通過分束器產生泵浦光脈沖和探測光脈沖，泵浦光脈沖與探測光脈沖具有相同的中心波長、重復頻率和初始相位值。

步驟3、將泵浦光脈沖垂直入射到太赫茲輻射源，采用光整流方法產生太赫茲脈沖。

步驟4、將探測光脈沖和太赫茲脈沖共同入射到太赫茲檢測器件，調節可移動反射鏡調整太赫茲檢測器件接收到的探測光和太赫茲脈沖之間的光程差，利用電光采樣方法得到太赫茲時域脈沖譜，將太赫茲時域脈沖譜傳給計算機，利用計算機內裝有的MatLab軟件對太赫茲時域脈沖譜進行快速傅里葉變換，得到太赫茲頻域脈沖譜。

所述鈮酸鋰單晶薄片的尺寸為20×20×1mm³。

所述泵浦光脈沖極化方向垂直于鈮酸鋰單晶的C軸。

所述金屬蒸汽真空弧方法的工藝參數是：銅離子注入劑量為1.2×10¹⁷ions/cm²，加速電壓為35KV，粒子流密度為25μA/cm²。

所述太赫茲脈沖裝置是：在機架上固定裝有鈦藍寶石激光器，在鈦藍寶石激光器的正下方從上到下依次裝有分束器和第一反射鏡，第一反射鏡與水平面的夾角為45°，第一反射鏡的鏡面朝向左上方；分束器的右邊裝有第二反射鏡，分束器的左邊裝有可移動反射鏡，分束器、第二反射鏡和可移動反射鏡位于同一水平線上；第二反射鏡的正下方平行地裝有第三反射鏡，第一反射鏡的左邊裝有第四反射鏡，第四反射鏡的正上方裝有第五反射鏡。

第一反射鏡、第三反射鏡和第四反射鏡位于同一水平線上，第一反射鏡的延長線分別與第三反射鏡和第四反射鏡的延長線的夾角為90°，第五反射鏡和分束器分別與第一反射鏡平行。

第五反射鏡的右邊從左到右依次裝有會聚透鏡、太赫茲輻射源和第一離軸拋物面鏡，第一離軸拋物面鏡的正下方從上到下依次裝有硅濾波片和第二離軸拋物面鏡，第二離軸拋物面鏡的右邊從左到右依次裝有碲化鋅晶片、四分之一波片、沃拉斯頓透鏡、平衡光電探測器、鎖相放大器和計算機。

第一離軸拋物面鏡的拋物面朝向左下方，硅濾波片水平安裝，第二離軸拋物面鏡的拋物面朝向右上方；第二離軸拋物面鏡、碲化鋅晶片、四分之一波片、沃拉斯頓透鏡、平衡光電探測器、鎖相放大器位于同一水平線上。

所述鈦藍寶石激光器的重復頻率為1KHz，脈沖寬度為35fs，中心波長為800nm。