[發明專利]全光纖式太赫茲時域光譜儀

在審

• 申請號: 201710437468.0
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107144545A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 彭世昌;丁慶;馮軍正
• 申請（專利權）人: 深圳市太赫茲科技創新研究院;深圳市太赫茲系統設備有限公司
• 主分類號: G01N21/3581
• 分類號: G01N21/3581;G01J3/433
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 吳平

技術領域

本發明涉及太赫茲時域光譜技術領域，特別是涉及全光纖式太赫茲時域光譜儀。

背景技術

太赫茲波是指頻率在0.1～10太赫茲(Tera Hertz，THz)，波長范圍0.03～30mm之間的電磁輻射，其波段位于微波與紅外之間，是宏觀電子學向微觀光子學的過渡區域，由于缺乏有效的產生和探測手段一直未能得到較好的利用。太赫茲在電磁波譜的位置比較特殊導致其有許多獨特性質：太赫茲波段光子的能量約為1～10meV，不會對生物組織產生有害的電離輻射，相較于可見光與紅外光譜，其穿透能力更強，且不易受瑞利散射的影響可用于生物成像、醫療診斷等；太赫茲輻射具有相干性，能夠直接得到所測物質的振幅和相位信息從而計算所測物質的折射率與吸收系數等；許多生物大分子的振動和轉動頻率都處在太赫茲頻段，所以利用太赫茲輻射可以對生物分子進行指紋識別，從而檢測物質結構的微小差異；太赫茲輻射很容易透過非金屬和非極性材料可以用于透過包裝材料用于生產中的質量控制和出入鏡的安檢等等。

目前的太赫茲時域光譜儀或多或少的都需要部分飛秒激光脈沖在自由空間中傳輸，稍微的抖動或者激光光源的不穩定就容易導致飛秒激光脈沖光線的偏折，而產生太赫茲輻射又需要飛秒激光脈沖較為精確的輻射在光電導天線的間隙，這就導致了太赫茲光譜儀穩定性較差。

發明內容

基于此，有必要針對太赫茲光譜儀穩定性較差問題，提供一種能夠避免飛秒激光脈沖在自由空間的傳播從而大大提升穩定性的全光纖式太赫茲時域光譜儀。

一種全光纖式太赫茲時域光譜儀，包括：

光纖激光器，用于提供飛秒激光脈沖；

全光纖傳輸模塊，包括多段傳輸光纖；所述飛秒激光脈沖能夠完全在所述傳輸光纖中傳輸且保持所述飛秒激光脈沖的偏振方向不變，

分束器，用于將所述飛秒激光脈沖進行分束，并分別通過所述傳輸光纖對應輸出泵浦光和探測光；

太赫茲輻射模塊，用于接收在所述傳輸光纖中傳輸的所述泵浦光并輻射出太赫茲波；以及

太赫茲探測模塊，用于接收在所述傳輸光纖中傳輸的所述探測光并探測所述太赫茲波。

上述全光纖式太赫茲時域光譜儀能夠保證光纖激光器輻射出的飛秒激光脈沖全程都在傳輸光纖中傳輸，即使有外界環境的變動也能保證光譜儀性能的穩定性。同時，相對于傳統的或多或少的需要飛秒激光脈沖在自由空間中傳輸的太赫茲光譜儀其搭建光線傳輸路徑更簡單快速，因為不需要反復調整反射鏡的位置以及俯仰度以達到飛秒激光脈沖光線的調整。

在其中一個實施例中，還包括光纖偏振控制器，通過所述傳輸光纖分別與所述光纖激光器、分束器連接，用于改變纏繞在所述光纖偏振控制器上所述傳輸光纖中傳輸的所述飛秒激光脈沖的偏振態。

在其中一個實施例中，還包括光學衰減器，通過所述傳輸光纖分別與所述光纖激光器、光纖偏振控制器6連接，用于衰減所述飛秒激光脈沖的光功率。

在其中一個實施例中，所述太赫茲輻射模塊包括偏置電壓模塊和光電導輻射天線；

所述偏置電壓模塊用于給所述光電導輻射天線提供偏置電壓；

所述光電導輻射天線接收所述泵浦光，并在所述偏置電壓的驅動下輻射出所述太赫茲波。

在其中一個實施例中，所述太赫茲輻射模塊還包括第一色散補償光纖；

所述第一色散補償光纖通過所述傳輸光纖與所述分束器連接，用于補償所述飛秒激光脈沖在所述傳輸光纖中傳輸引起的色散效應。

在其中一個實施例中，所述太赫茲探測模塊包括延時線裝置、光電導探測天線和鎖相放大器模塊；

所述延時線裝置通過所述傳輸光纖與所述分束器連接，用于調節所述泵浦光與探測光之間的相對延時；

所述光電導探測天線用于將根據接收的所述探測光產生光生載流子，并同時接收所述太赫茲波；

所述鎖相放大器模塊用于采集所述光電導探測天線探測到的所述太赫茲波。

在其中一個實施例中，所述延時線裝置為光纖延遲線。

在其中一個實施例中，所述太赫茲探測模塊包括第二色散補償光纖，所述第二色散補償光纖通過所述傳輸光纖分別與所述延時線裝置、光電導探測天線連接；

所述第二色散補償光纖用于補償所述飛秒激光脈沖在所述傳輸光纖中傳輸引起的色散效應。

在其中一個實施例中，還包括光纖匹配套管，設置在所述傳輸光纖的連接處，用于連接相鄰設置的兩段所述傳輸光纖。