[發(fā)明專利]一種增強(qiáng)太赫茲電光取樣技術(shù)探測(cè)靈敏度的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711364883.4
• 申請(qǐng)日: 2017-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN108106723B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝文;龔鵬偉;馬紅梅;楊春濤;諶貝;姜河;張鶴鳴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京無(wú)線電計(jì)量測(cè)試研究所
• 主分類號(hào): G01J1/04
• 分類號(hào): G01J1/04;G01J1/42;G01J11/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

本發(fā)明公開一種增強(qiáng)太赫茲電光取樣技術(shù)探測(cè)靈敏度的裝置及方法。本發(fā)明裝置包括：線偏振器，用于將探測(cè)激光轉(zhuǎn)換為線偏振態(tài)；電光晶體，用于將探測(cè)激光由線偏振態(tài)轉(zhuǎn)換為橢圓偏振態(tài)；布儒斯特窗口，用于去除探測(cè)激光中多余的s偏振分量；四分之一波片，用于將探測(cè)激光轉(zhuǎn)換為近似圓偏振態(tài)；渥拉斯頓棱鏡，用于分離探測(cè)激光中的s偏振分量及p偏振分量；平衡光電探測(cè)器，用于測(cè)量探測(cè)激光中的s偏振分量及p偏振分量的強(qiáng)度差值。本發(fā)明還具體提供了增強(qiáng)太赫茲電光取樣技術(shù)探測(cè)靈敏度的方法。本發(fā)明利用布儒斯特窗口的偏振態(tài)相關(guān)衰減特性，去除探測(cè)激光信號(hào)中包含的無(wú)用信息分量，在不需要提高探測(cè)激光能量的基礎(chǔ)上增強(qiáng)電光取樣技術(shù)的探測(cè)靈敏度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太赫茲波探測(cè)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種增強(qiáng)太赫茲電光取樣技術(shù)探測(cè)靈敏度的裝置及方法。

背景技術(shù)

太赫茲波是指頻率在0.1THz～10THz范圍內(nèi)的電磁波，位于電磁波譜中毫米波和紅外線之間。

太赫茲電光取樣技術(shù)是一種典型的太赫茲波探測(cè)技術(shù)。它利用太赫茲波電場(chǎng)引起的電光材料雙折射效應(yīng)來(lái)探測(cè)太赫茲波。其原理是令探測(cè)激光脈沖信號(hào)與被測(cè)太赫茲波同時(shí)穿過電光晶體，太赫茲波電場(chǎng)引起電光晶體雙折射效應(yīng)從而改變探測(cè)激光脈沖信號(hào)的偏振態(tài)，其偏振態(tài)的變化與太赫茲波電場(chǎng)的大小成正比，通過改變探測(cè)激光脈沖信號(hào)與被測(cè)太赫茲波的相對(duì)時(shí)間關(guān)系，并使用平衡光電探測(cè)器測(cè)量探測(cè)激光脈沖兩個(gè)相互垂直偏振分量的差值得到太赫茲波的時(shí)域波形結(jié)果。

由于被測(cè)的太赫茲波信號(hào)通常強(qiáng)度很小，在對(duì)其進(jìn)行探測(cè)時(shí)需要增強(qiáng)電光取樣技術(shù)的探測(cè)靈敏度，傳統(tǒng)的方法是提高探測(cè)激光的能量實(shí)現(xiàn)電光取樣技術(shù)探測(cè)靈敏度的增強(qiáng)，但是用于探測(cè)激光偏振態(tài)變化的平衡光電探測(cè)器存在輸入能量閾值，超過輸入能量閾值的探測(cè)激光能量會(huì)造成平衡光電探測(cè)器飽和，導(dǎo)致電光取樣技術(shù)探測(cè)靈敏度不能完全滿足應(yīng)用需求，此外提高探測(cè)激光能量也需要額外的放大補(bǔ)償裝置，會(huì)極大地增加系統(tǒng)復(fù)雜度及成本，不利于實(shí)施。

因此，需要提供一種增強(qiáng)太赫茲電光取樣技術(shù)探測(cè)靈敏度的裝置及方法，較為方便、有效的增強(qiáng)太赫茲電光取樣技術(shù)的探測(cè)靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種增強(qiáng)太赫茲電光取樣技術(shù)探測(cè)靈敏度的裝置。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種增強(qiáng)太赫茲電光取樣技術(shù)探測(cè)靈敏度的方法，利用布儒斯特窗口的偏振態(tài)相關(guān)衰減特性，去除探測(cè)激光信號(hào)中包含的無(wú)用信息分量，在不需要提高探測(cè)激光能量的基礎(chǔ)上增強(qiáng)電光取樣技術(shù)的探測(cè)靈敏度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

本發(fā)明首先提供了一種增強(qiáng)太赫茲電光取樣技術(shù)探測(cè)靈敏度的裝置，包括：

線偏振器，用于將探測(cè)激光轉(zhuǎn)換為線偏振態(tài)；

電光晶體，用于將探測(cè)激光由線偏振態(tài)轉(zhuǎn)換為橢圓偏振態(tài)；

布儒斯特窗口，用于去除橢圓偏振態(tài)的探測(cè)激光中多余的s偏振分量；

四分之一波片，用于將去除s偏振分量的探測(cè)激光轉(zhuǎn)換為近似圓偏振態(tài)；

渥拉斯頓棱鏡，用于分離近似圓偏振態(tài)的探測(cè)激光中的s偏振分量及p偏振分量；

平衡光電探測(cè)器，用于測(cè)量探測(cè)激光中的s偏振分量及p偏振分量的強(qiáng)度差值。

進(jìn)一步，所述布儒斯特窗口可以為至少包含一個(gè)布儒斯特窗口組。

本發(fā)明提供一種增強(qiáng)太赫茲電光取樣技術(shù)探測(cè)靈敏度的方法，包括以下步驟：

1)將探測(cè)激光轉(zhuǎn)換為線偏振態(tài)：

將探測(cè)激光通過線偏振器，旋轉(zhuǎn)線線偏振器使得透過的探測(cè)激光線偏振方向?yàn)榇怪狈较颍ㄟ^線偏振器后的探測(cè)激光可以使用瓊斯矢量的方式表示為：