[實用新型]一種太赫茲準高斯平行激光束的實現裝置

有效

• 申請號: 201721664291.X
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN207457623U
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 譚智勇;曹俊誠
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G02B27/30
• 分類號: G02B27/30;G02B7/182;G02B5/10;H01S5/00;H01S5/40
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪;宋麗榮

本實用新型涉及一種太赫茲準高斯平行激光束的實現裝置，包括太赫茲量子級聯激光器與驅動電源連接并發出太赫茲發散激光；可移動地安裝在低溫樣品架上的調節系統；安裝于調節系統上的離軸拋物面反射鏡，其收集太赫茲發散激光并輸出太赫茲準平行激光束；設置于低溫杜瓦外部的可移動的可變孔徑光闌，其對太赫茲準平行激光束進行光束優選以形成太赫茲準高斯平行激光束；以及設置于低溫杜瓦外部的可移動的太赫茲陣列探測器，其對太赫茲準平行激光束的二維能量分布進行表征并校準太赫茲準平行激光束的準直性。本實用新型的實現裝置能夠獲得穩定可靠、光束質量優異的太赫茲準高斯平行激光束。

技術領域

本實用新型涉及太赫茲應用技術領域，更具體地涉及一種太赫茲準高斯平行激光束的實現裝置。

背景技術

太赫茲(THz)激光源是THz技術領域的重要輻射源，基于半導體低維材料的THz量子級聯激光器(THz QCL)是THz頻段非常重要的一種激光源，它具有能量轉換效率高、體積小、性能穩定、使用壽命長等特點。由于激光器脊條在厚度方向的尺寸小于激光波長，THzQCL端面發射的激光呈現出發散的特性，激光束質量較差。為了改善激光器的出射激光質量，現有的辦法通常采用表面光柵工藝、端面光柵工藝、超半球高阻硅透鏡等方法。然而，為了實現表面光柵工藝，器件的電流電壓工作特性會受到不同程度的影響，盡管激光束質量得到了改善，但上述工藝制作過程會導致器件功率性能的下降；端面光柵工藝的實現過程頗具難度，且并不能很好地保證器件工藝制備的良率；另外，采用超半球高阻硅透鏡進行端面耦合的方式得到了廣泛使用，但這種方法會因為高阻硅透鏡對THz激光的吸收使得耦合后輸出的有效激光功率降低，且輸出光束仍然具有一定的發散性，并不是準平行束。

實用新型內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本實用新型旨在提供一種太赫茲準高斯平行激光束的實現裝置。

本實用新型提供一種太赫茲準高斯平行激光束的實現裝置，包括：用于提供真空和低溫環境的低溫杜瓦；設置于低溫杜瓦外部的驅動電源；設置于低溫杜瓦內部的低溫樣品架；安裝固定在所述低溫樣品架上的太赫茲量子級聯激光器，所述太赫茲量子級聯激光器與所述驅動電源連接并發出太赫茲發散激光；可移動地安裝在所述低溫樣品架上的調節系統；安裝于調節系統上的離軸拋物面反射鏡，其收集所述太赫茲發散激光并輸出太赫茲準平行激光束；設置于低溫杜瓦外部的可移動的可變孔徑光闌，其對所述太赫茲準平行激光束進行光束優選以形成太赫茲準高斯平行激光束；以及設置于低溫杜瓦外部的可移動的太赫茲陣列探測器，其對所述太赫茲準平行激光束的二維能量分布進行表征并校準所述太赫茲準平行激光束的準直性。

所述調節系統包括固定架和真空操作桿，所述真空操作桿與所述固定架連接以驅動所述固定架在兩個相互垂直的方向上可移動。

所述低溫杜瓦上設置有真空密封接口，兩根操作桿通過該真空密封接口伸入低溫杜瓦的內部以形成所述真空操作桿。

所述低溫杜瓦上設置有真空電學接口，所述太赫茲量子級聯激光器通過所述真空電學接口與所述驅動電源連接。

所述低溫杜瓦上設置有真空窗口，所述太赫茲準平行激光束通過該真空窗口射出。

所述離軸拋物面反射鏡的鏡體直徑和有效焦距小于3cm，且有效焦距與鏡體直徑的比值小于1。優選地，所述離軸拋物面反射鏡的鏡體直徑為12.7mm，有效焦距為6.8mm，有效焦距與鏡體直徑的比值為0.535。在現有技術中，離軸拋物面反射鏡的直徑和焦距通常在7cm以上，由于激光器工作于冷卻裝置里面，激光器端面無法離真空窗口太近，導致外部采用的離軸拋物面反射鏡的焦距與鏡體直徑比值通常在1以上，且只能選擇大尺寸反射鏡。而本申請采用的是非常小的定制離軸拋物面反射鏡，可以與器件樣品架集成在一起，離激光器端面可以很近，且焦距與鏡體直徑比值選擇在0.5-0.8之間，可有效提高激光的收集效率。