[發明專利]一種太赫茲光譜儀及太赫茲收發探頭

有效

• 申請號: 201410033989.6
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103743681B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 雷江波;孟坤;朱禮國;劉喬;鐘森城;翟召輝
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: G01N21/27
• 分類號: G01N21/27
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 徐宏,吳彥峰

1.一種太赫茲光譜儀，其特征在于包括：

激光器，用于發射激光；

太赫茲轉換器，用于將激光器發射的激光轉換為探測光和泵浦光；探測光比泵浦光有T時間延遲；所述T是皮秒級到納秒級；

太赫茲收發探頭，用于接收太赫茲轉換器輸出探測光和泵浦光，產生輻射太赫茲波進行樣品反射式探測和透射式探測，通過攜帶樣品信息的太赫茲波進行探測得到樣品光譜信息對應的光電流。

2.根據權利要求1所述的一種太赫茲光譜儀，其特征在于所述太赫茲收發探頭包括第一光導天線、第二光導天線、第一太赫茲透鏡、第二太赫茲透鏡、第三太赫茲透鏡；?

第一光導天線，泵浦光輻射在第一光導天線兩電極間的光電導材料上輻射出太赫茲脈沖；由第一光導天線輻射出的太赫茲脈沖經過第一太赫茲透鏡、第三太赫茲透鏡后，入射至樣品表面反射后經過第二太赫茲透鏡后輻射到第二光導天線的光電導材料上；

第二光導天線，探測光經過光學延遲線延遲后入射到透鏡上后聚焦輻射在第二光導天線的光電導材料上，通過探測光輻射在第二光導天線兩電極間的光導材料上產生自由載流子；與此同時自由空間傳播的攜帶樣品信息的太赫茲脈沖也輻射在第二光導天線兩電極間的光導材料上，驅動載流子產生正比于太赫茲瞬間電場的光電流；

所述第一太赫茲透鏡與第二太赫茲透鏡的中心距P，第一太赫茲透鏡與第二太赫茲透鏡直徑為X，所述第三太赫茲透鏡的直徑Y滿足：????????????????????????????????????????????????；泵浦光光能量和探測光光能量對應分別不超過第一光導天線、第二光導天線的能量閥值。

3.根據權利要求2所述的一種太赫茲光譜儀，其特征在于所述第一太赫茲透鏡、第二太赫茲透鏡分別與第三太赫茲透鏡的焦距為8f或者4f。

4.根據權利要求1所述的一種太赫茲光譜儀，其特征在于所述太赫茲轉換器包括：

分光裝置，用于將激光器發射的激光分為為泵浦光、探測光，其中泵浦光通過第二透鏡8入射至太赫茲收發探頭一輸入端口，探測光入射至延遲角度轉換裝置中；所述泵浦光與分光裝置入射光光軸垂直；泵浦光通過第一透鏡入射至太赫茲收發探頭的探測光與分光裝置入射光光軸垂直；

延遲角度轉換裝置，用于將第一分光器輸出的探測光進行光信號T時間延遲，并將探測光延遲信號入射至太赫茲收發探頭另一輸入端口。

5.根據權利要求1所述的一種太赫茲光譜儀，其特征在于所述分光裝置包括分光器及第一調整器，所述其中分光器指的是分束鏡或半反半透透鏡，第一調整器是第二波片或者第二波片，第一調整器用于調節泵浦光和探測光的功率比。

6.根據權利要求1所述的一種太赫茲光譜儀，其特征在于所述延遲角度轉換裝置包括延遲裝置和角度轉換裝置，延遲裝置是延遲線；角度轉換裝置是分束鏡、反射鏡或者半反半透透鏡。

7.根據權利要求6所述的一種太赫茲光譜儀，其特征在于當所述角度轉換裝置是分束鏡時，延遲角度轉換裝置還包括檢測裝置，所述分束鏡將延遲線輸出探測光進行功率分配，經過分束鏡透射的探測光入射至檢測裝置，進行功率檢測；經過分束鏡反射的探測光入射至太赫茲收發探頭另一輸入端口。

8.根據權利要求1至7之一所述的一種太赫茲光譜儀，其特征在于所述太赫茲轉換器還包括第一可調反射鏡、第二可調反射鏡、第二調整器，所述激光器發射激光依次經過第一可調反射鏡、第二調整器、第二可調反射鏡后，調整激光進入分光裝置，所述激光器發射的激光與分光裝置入射方向為α，所述α范圍是0到180°，第二調整器是第一波片。