[發明專利]一種反射式太赫茲時域近場掃描顯微鏡

有效

• 申請號: 201711072372.5
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107860742B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 王化斌;李早霞;耿國帥;楊忠波;代廣斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: G01N21/3586
• 分類號: G01N21/3586;G01N21/01
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種反射式太赫茲時域近場掃描顯微鏡，其特征在于：包含飛秒脈沖激光器(14)、光纖耦合分束器(13)、第一光纖(10)、第二光纖(11)、太赫茲發射和接收模塊(7)、延時線模塊(12)、三維平移樣品臺(5)、可調電壓源(4)、電流放大器(3)、鎖相放大器(2)和控制電腦(1)；

所述飛秒脈沖激光器(14)發出的激光經過所述光纖耦合分束器(13)分為兩束激光在光纖中傳播，其中一束激光通過所述第一光纖(10)傳播至所述太赫茲發射和接收模塊(7)，作為所述太赫茲發射和接收模塊(7)的泵浦激光；

另一束激光通過所述第二光纖(11)傳播至所述太赫茲發射和接收模塊(7)，作為所述太赫茲發射和接收模塊(7)的探測激光；

所述可調電壓源(4)用于對光電導發射天線提供調制的偏置電壓，并提供調制的參考信號給所述鎖相放大器(2)；

所述電流放大器(3)用于將太赫茲接收天線輸入的光電流初步放大后，輸出給鎖相放大器(2)進行采集，鎖相放大器(2)將采集得到的信號傳輸至控制電腦(1)；

所述延時線模塊(12)在泵浦激光光路或者探測激光光路中，用于調節泵浦激光和探測激光的光程差；

所述三維平移樣品臺(5)用于固定和移動樣品(6)，控制電腦(1)對三維平移樣品臺(5)進行實時調節；

所述太赫茲發射和接收模塊(7)包含泵浦激光光纖耦合器接口(17)、透鏡Ⅰ(21)、反射鏡Ⅰ(23)、探測激光光纖耦合器接口(18)、透鏡Ⅱ(24)、反射鏡Ⅱ(26)和半導體襯底(27)；

所述太赫茲發射和接收模塊(7)還包含太赫茲發射天線和太赫茲接收天線，所述太赫茲發射天線和太赫茲接收天線的結構為制作在同一半導體襯底上的一對光電導微天線；

泵浦激光依次通過泵浦激光光纖耦合器接口(17)、透鏡Ⅰ(21)和反射鏡Ⅰ(23)匯聚在所述太赫茲發射天線上，探測激光依次經過探測激光光纖耦合器接口(18)、透鏡Ⅱ(24)和反射鏡Ⅱ(26)匯聚到所述太赫茲接收天線上；

所述太赫茲發射和接收模塊(7)還包含太赫茲發射天線偏壓電纜接口(19)、太赫茲接收天線光電流電纜接口(20)，所述太赫茲發射天線偏壓電纜接口(19)用于接收所述可調電壓源(4)的偏置電壓，所述太赫茲接收天線光電流電纜接口(20)用于輸出光電流到電流放大器(3)。

2.根據權利要求1所述的一種反射式太赫茲時域近場掃描顯微鏡，其特征在于：所述太赫茲發射天線和太赫茲接收天線的有效發射和探測尺寸均小于10μm，所述太赫茲發射天線與太赫茲接收天線之間的距離小于50μm。

3.根據權利要求1所述的一種反射式太赫茲時域近場掃描顯微鏡，其特征在于：所述延時線模塊(12)使用音圈電機調節泵浦激光和探測激光之間的光程差；在鎖相放大器(2)的觸發-采集模式下，音圈電機導軌中光柵尺的位置反饋信號作為數據采集觸發信號，實現太赫茲信號的快速采集。

4.根據權利要求1所述的一種反射式太赫茲時域近場掃描顯微鏡，其特征在于：還包含可見光源(8)和可見光顯微鏡(9)，所述可見光源(8)用于發射可見光至樣品(6)上并經過反射進入所述可見光顯微鏡(9)進行成像；

所述可見光顯微鏡(9)用于提取太赫茲發射和接收模塊(7)與樣品(6)的間距信息。