[發(fā)明專利]一種基于ICCD矩陣的太赫茲時域波形測量平臺及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110005169.6
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112697275B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發(fā)明（設計）人: 李慶民;高浩予;任瀚文;程思閎;綦天潤;叢浩熹;王健;史昀禎;李承前;劉紅磊
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于ICCD矩陣的太赫茲時域波形測量平臺，其特征在于所述平臺包括太赫茲波激勵發(fā)生單元與太赫茲激勵時域波形探測還原單元，其中：

所述太赫茲波激勵發(fā)生單元由第一飛秒脈沖激光源(1)、第一平面反射鏡(2)、第二平面反射鏡(3)、第一凸透鏡(4)、改性聚酰亞胺電光聚合物薄膜(5)、離軸拋物面反射鏡組(6)、高阻硅片(7)、第二凸透鏡(8)以及電光采樣傳感器(9)構(gòu)成，其測量原理為：

第一飛秒脈沖激光源(1)所發(fā)出的飛秒脈沖激光作為泵浦光，首先經(jīng)過第一平面反射鏡(2)、第二平面反射鏡(3)反射以及第一凸透鏡(4)會聚后，照射至改性聚酰亞胺電光聚合物薄膜(5)，在改性聚酰亞胺電光聚合物薄膜(5)內(nèi)部發(fā)生差頻震蕩形成低頻極化電場，向外輻射太赫茲脈沖，隨后，太赫茲脈沖經(jīng)過離軸拋物面反射鏡組(6)、高阻硅片(7)及第二凸透鏡(8)準直過濾聚焦后照射至電光采樣傳感器(9)，在太赫茲脈沖的作用下，電光采樣傳感器(9)發(fā)生Pockels效應，光學特性發(fā)生改變；

所述太赫茲激勵時域波形探測還原單元由第二飛秒脈沖激光源(10)、光學斬波器(11)、起偏器(12)、線性電動平移臺(13)、第三平面反射鏡(14)、光學延遲線(15)、第四平面反射鏡(16)、第五平面反射鏡(17)、第六平面反射鏡(18)、第七平面反射鏡(19)、四分之一波片(20)、沃拉斯頓棱鏡(21)、ICCD矩陣(22)、GPIB-USB采集卡(23)、鎖相放大器(24)及計算機(25)構(gòu)成，其測量原理為：

第二飛秒脈沖激光源(10)所發(fā)出的飛秒脈沖激光作為探測光，首先照射進入光學斬波器(11)，光學斬波器(11)獲取探測激光信息后作為參考信號輸入鎖相放大器(24)，隨后，探測光經(jīng)起偏器(12)起偏、線性電動平移臺(13)相位延遲處理、第三平面反射鏡(14)反射后進入光學延遲線(15)，再經(jīng)第四平面反射鏡(16)、第五平面反射鏡(17)及第六平面反射鏡(18)反射后照射至電光采樣傳感器(9)，電光采樣傳感器(9)在太赫茲脈沖的作用下光學特性發(fā)生改變，探測光通過時偏振狀態(tài)也隨之發(fā)生改變，經(jīng)由第七平面反射鏡(19)反射至四分之一波片(20)，探測光由線偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)換為橢圓偏振狀態(tài)，再經(jīng)由沃拉斯頓棱鏡(21)分為兩束彼此分開的、振動方向互相垂直的線偏振光s光與p光透射到ICCD矩陣(22)，ICCD矩陣(22)對偏振光光強變化進行捕捉，隨后通過GPIB-USB采集卡(23)將所捕捉動態(tài)信息轉(zhuǎn)換為電信號作為輸入信號輸入鎖相放大器(24)與光學斬波器(11)所輸入?yún)⒖夹盘柋容^，由計算機(25)反演處理后得到太赫茲脈沖時域波形。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ICCD矩陣的太赫茲時域波形測量平臺，其特征在于所用改性聚酰亞胺電光聚合物薄膜(5)材料為基于Al2O3納米摻雜的含苯硫醚基團改性聚酰亞胺。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ICCD矩陣的太赫茲時域波形測量平臺，其特征在于所用電光采樣傳感器(9)結(jié)構(gòu)為雙層復合結(jié)構(gòu)，自上而下由高阻泵浦激光阻隔片以及改性聚酰亞胺薄膜構(gòu)成。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于ICCD矩陣的太赫茲時域波形測量平臺，其特征在于所述高阻泵浦激光阻隔片為高阻硅片，其厚度為3mm，單位阻抗為17500Ω/cm，可吸收殘余泵浦激光，并起到反射探測激光的作用；所述改性聚酰亞胺薄膜材料為基于Al₂O₃納米摻雜的含苯硫醚基團改性聚酰亞胺。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ICCD矩陣的太赫茲時域波形測量平臺，其特征在于基于所述平臺開展測量包括如下步驟：

步驟一、以第一飛秒脈沖激光源(1)以及第二飛秒脈沖激光源(10)激光出射高度為標準高度，使用一系列等高小孔光闌，調(diào)節(jié)平面反射鏡反射角度及俯仰角，保證激光脈沖在傳播及反射過程中處于同一高度且與光學平臺邊線處于平行狀態(tài)；

步驟二、移動調(diào)節(jié)離軸拋物面反射鏡組(6)中第一離軸拋物面反射鏡的二維鏡架位置至使激光出射光斑正圓且遠近等大，移動第二離軸拋物面反射鏡至激光會聚焦點處，微調(diào)其二維鏡架，保證反射光斑正圓不發(fā)生扭曲且水平；

步驟三、啟動第一飛秒脈沖激光源(1)、第二飛秒脈沖激光源(10)、光學斬波器(11)、GPIB-USB采集卡(23)及鎖相放大器(24)，測量開始；

步驟四、光學斬波器(11)提取探測光信息并將其轉(zhuǎn)換為電信號作為參考信號輸入鎖相放大器(24)，GPIB-USB采集卡(23)將ICCD矩陣(22)所捕捉的探測光偏振狀態(tài)變化信息轉(zhuǎn)換為電信號作為輸入信號輸入鎖相放大器(24)，對比獲得太赫茲激勵特征信息；

步驟五、計算機(25)對所獲得太赫茲時域波形信息處理，通過反演算法獲得太赫茲時域波形。