一種太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀，針對現(xiàn)有技術(shù)的時域光譜儀不能實現(xiàn)對太赫茲探測脈沖進(jìn)行連續(xù)多次的瞬態(tài)測量的技術(shù)問題，本發(fā)明的光譜儀，飛秒激光產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的飛秒激光傳輸至分光延遲模塊，產(chǎn)生第一飛秒脈沖序列和第二飛秒脈沖序列，第一飛秒脈沖序列經(jīng)傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊處理后產(chǎn)生傾斜前沿脈沖序列，第二飛秒脈沖序列經(jīng)太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊處理后產(chǎn)生太赫茲脈沖序列。傾斜前沿脈沖在脈沖調(diào)制模塊內(nèi)被太赫茲脈沖序列調(diào)制后傳輸至光譜獲取模塊，由光譜獲取模塊獲取調(diào)制后的傾斜前沿脈沖序列所攜帶的太赫茲脈沖序列的波形信息，即可實現(xiàn)太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜的測量。
【專利說明】
一種太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及激光系統(tǒng)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，太赫茲時域光譜技術(shù)發(fā)展迅速，利用太赫茲時域光譜技術(shù)對材料超快動力學(xué)的研究取得了豐富的成果。傳統(tǒng)的太赫茲時域光譜技術(shù)適合于可重復(fù)的(可逆的)材料超快動力學(xué)過程的研究，但對于單次的不可逆的材料超快動力學(xué)行為就無能為力了。原因在于傳統(tǒng)的太赫茲時域光譜系統(tǒng)大多基于電光效應(yīng)對太赫茲脈沖的時域電場信號進(jìn)行探測，為了提高信噪比，一般在測量中會使用鎖相放大器，并使用多次測量取平均的方法，對可逆的超快過程逐點多次測量，以獲取完整的材料超快動力學(xué)過程的信息。
[0003]近年來太赫茲脈沖單次測量的方法又有了一定發(fā)展，可以實現(xiàn)對單個太赫茲脈沖進(jìn)行時域信號的單次測量。但是這種方法也只能實現(xiàn)對單個太赫茲脈沖的測量，無法實現(xiàn)對包含多個太赫茲子脈沖的太赫茲脈沖序列進(jìn)行高速的單次測量。在材料不可逆的(即單次過程)超快動態(tài)過程的太赫茲光譜研究中，對太赫茲探測脈沖進(jìn)行連續(xù)多次的瞬態(tài)測量是目前行業(yè)需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀，旨在改善上述問題。
[0005]本發(fā)明提供的一種太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀，包括飛秒激光產(chǎn)生模塊、分光延遲模塊、傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊、太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊、脈沖調(diào)制模塊和光譜獲取模塊。所述飛秒激光產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的飛秒激光傳輸至所述分光延遲模塊，經(jīng)由所述分光延遲模塊產(chǎn)生第一飛秒脈沖序列和第二飛秒脈沖序列，所述第一飛秒脈沖序列經(jīng)所述傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊處理后產(chǎn)生傾斜前沿脈沖序列，所述第二飛秒脈沖序列經(jīng)所述太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊處理后產(chǎn)生太赫茲脈沖序列。所述傾斜前沿脈沖序列和所述太赫茲脈沖序列均傳輸至所述脈沖調(diào)制模塊，所述傾斜前沿脈沖在所述脈沖調(diào)制模塊內(nèi)被所述太赫茲脈沖序列調(diào)制后傳輸至所述光譜獲取模塊，由所述光譜獲取模塊獲取調(diào)制后的所述傾斜前沿脈沖所攜帶的太赫茲脈沖序列的波形信息。
[0006]優(yōu)選地，所述分光延遲模塊包括終端分光片和N級分光裝置，每個所述分光裝置包括分光器件和光路調(diào)節(jié)器件，其中，N為大于I的正整數(shù)；
[0007]所述N級分光裝置中的第M級分光裝置的分光器件用于將輸入該分光器件的入射光分成第一傳輸方向的第一出射光和第二傳輸方向的第二出射光，所述光路調(diào)節(jié)器件用于將第二傳輸方向的第二出射光調(diào)節(jié)成第一傳輸方向的第三出射光，其中，M為正整數(shù)，M大于等于I且小于等于N，M等于I時，所述第M級分光裝置的入射光為所述飛秒激光，M大于等于2且小于等于N時，所述第M級分光裝置的入射光為前一級分光裝置的第一出射光和第三出射光；
[0008]所述終端分光片用于將第M級分光裝置的沿所述第一傳輸方向的第一出射光和第三出射光分成沿第一傳輸方向的所述第一飛秒脈沖序列和沿所述第二傳輸方向的所述第二飛秒脈沖序列。
[0009]優(yōu)選地，所述分光器件為分光片，所述光路調(diào)節(jié)器件為反射鏡。
[0010]優(yōu)選地，所述傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊包括第一光柵，所述第一飛秒脈沖序列以預(yù)設(shè)入射角度入射到所述第一光柵上，經(jīng)由所述第一光柵衍射后形成所述傾斜前沿脈沖序列。
[0011 ]優(yōu)選地，所述傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊還包括第一起偏器和第二透鏡；
[0012]所述傾斜前沿脈沖序列經(jīng)由所述第一起偏器過濾后傳輸至所述第二透鏡，經(jīng)由所述第二透鏡匯聚后傳輸至所述脈沖調(diào)制模塊。
[0013]優(yōu)選地，所述太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊包括第一透鏡和非線性晶體；
[0014]所述第二飛秒脈沖序列經(jīng)由所述第一透鏡匯聚后傳輸?shù)剿龇蔷€性晶體，在所述非線性晶體上產(chǎn)生多個太赫茲子脈沖，多個所述太赫茲子脈沖形成所述太赫茲脈沖序列。
[0015]優(yōu)選地，所述太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊還包括第一拋物面反射鏡和第二拋物面反射鏡。所述太赫茲脈沖序列經(jīng)由所述第一拋物面反射鏡后準(zhǔn)直到所述第二拋物面反射鏡，經(jīng)由所述第二拋物面反射鏡匯聚后入射到所述脈沖調(diào)制模塊。
[0016]優(yōu)選地，所述太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊還包括聚乙烯薄片，所述聚乙烯薄片用于將所述非線性晶體產(chǎn)生的所述太赫茲脈沖序列進(jìn)行濾波處理后傳輸至所述第一拋物面反射鏡。
[0017]優(yōu)選地，所述光譜獲取模塊包括第三透鏡和圖像傳感器，所述第三透鏡用于將經(jīng)所述脈沖調(diào)制模塊調(diào)制后的所述傾斜前沿脈沖序列匯聚到所述圖像傳感器，所述圖像傳感器用于獲得所述傾斜前沿脈沖序列所攜帶的所述太赫茲脈沖系列的波形信息。
[0018]優(yōu)選地，所述光譜獲取模塊還包括第二檢偏器，所述第二檢偏器用于將所述太赫茲脈沖序列調(diào)制后的所述傾斜前沿脈沖序列的偏振分量傳輸至所述第三透鏡。
[0019]上述本發(fā)明提供的一種太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀，針對現(xiàn)有技術(shù)的時域光譜儀不能實現(xiàn)對太赫茲探測脈沖進(jìn)行連續(xù)多次的瞬態(tài)測量的技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供的太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀，飛秒激光產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的飛秒激光傳輸至所述分光延遲模塊，經(jīng)由所述分光延遲模塊產(chǎn)生第一飛秒脈沖序列和第二飛秒脈沖序列，所述第一飛秒脈沖序列經(jīng)所述傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊處理后產(chǎn)生傾斜前沿脈沖序列，所述第二飛秒脈沖序列經(jīng)所述太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊處理后產(chǎn)生太赫茲脈沖序列。所述傾斜前沿脈沖序列和所述太赫茲脈沖序列均傳輸至所述脈沖調(diào)制模塊，所述傾斜前沿脈沖在所述脈沖調(diào)制模塊內(nèi)被所述太赫茲脈沖序列調(diào)制后傳輸至所述光譜獲取模塊，由所述光譜獲取模塊獲取調(diào)制后的所述傾斜前沿脈沖所攜帶的太赫茲脈沖序列的波形信息，即可實現(xiàn)太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜的測量。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0021]圖1是本發(fā)明較佳實施例提供的太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀的模塊框圖；
[0022]圖2是本發(fā)明較佳實施例提供的太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀的分光延遲模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明較佳實施例提供的太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀的傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊和太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是本發(fā)明較佳實施例提供的太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀的光譜獲取模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為本發(fā)明較佳實施例提供的太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀的傾斜前沿脈沖序列探測太赫茲脈沖序列的不意圖。
[0026]附圖標(biāo)記匯總:
[0027]太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀100；飛秒激光產(chǎn)生模塊110;
[0028]分光延遲模塊120;第一級分光裝置122;第二級分光裝置124;終端分光片126;分光器件123;光路調(diào)節(jié)器件125;
[0029]傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊130;第一光柵132;第一起偏器134;第二透鏡136;
[0030]太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊140;第一透鏡142;非線性晶體144;聚乙烯薄片146;第一拋物面反射鏡147;第二拋物面反射鏡148;
[0031]脈沖調(diào)制模塊150;光譜獲取模塊160;
[0032]第二檢偏器162;第三透鏡164;圖像傳感器166。
【具體實施方式】
[0033]本領(lǐng)域技術(shù)人員長期以來一直在尋求一種改善該問題的工具或方法。
[0034]鑒于此，本發(fā)明的設(shè)計者通過長期的探索和嘗試，以及多次的實驗和努力，不斷的改革創(chuàng)新，得出本方案所示的太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀。
[0035]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0036]請參見圖1至圖5，本發(fā)明實施例提供的一種太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀100。圖1為本發(fā)明實施例提供的一種太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀的模塊框圖，主要包括飛秒激光產(chǎn)生模塊110、分光延遲模塊120、傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊130、太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊140、脈沖調(diào)制模塊150和光譜獲取模塊160。所述飛秒激光產(chǎn)生模塊110與所述分光延遲模塊120連接，所述飛秒激光器用于產(chǎn)生飛秒激光，將產(chǎn)生的飛秒激光傳輸至分光延遲模塊120。所述飛秒延遲模塊與所述傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊130和所述太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊140均連接，所述分光延遲模塊120用于將所接收的飛秒激光分成兩列飛秒脈沖序列，可以包括第一飛秒脈沖序列和第二飛秒脈沖序列。
[0037]將第一飛秒脈沖序列傳輸至所述傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊130，由所述傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊130處理后輸出傾斜前沿脈沖序列。第二飛秒脈沖序列傳輸至所述太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊140，由所述太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊140處理后輸出太赫茲脈沖序列。
[0038]所述傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊130和所述太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊140均與所述脈沖調(diào)制模塊150連接，所述脈沖調(diào)制模塊150與所述光譜獲取模塊160連接。所述傾斜前沿脈沖在所述脈沖調(diào)制模塊150內(nèi)經(jīng)所述太赫茲脈沖序列調(diào)制后，攜帶所述太赫茲脈沖序列的波形信息傳輸至所述光譜獲取模塊160，由所述波形獲取模塊對經(jīng)過調(diào)制的傾斜前沿脈沖進(jìn)行波形信息采集，獲取所述太赫茲脈沖序列的光譜圖。
[0039]所述飛秒激光產(chǎn)生模塊110，可以包括飛秒激光器或者其它能產(chǎn)生飛秒激光的裝置。飛秒是一種時間單位，I飛秒只有I秒的一千萬億分之一，即Ie-15秒或0.001皮秒(I皮秒是，I e-12秒)ο飛秒激光器是一種脈沖激光器。飛秒是指的脈沖持續(xù)時間。
[0040]參見圖2，本實施例提供的太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀100的分光延遲模塊120的結(jié)構(gòu)示意圖。所述分光延遲模塊120，包括分光裝置。為了獲得兩列飛秒脈沖序列，所述分光延遲模塊120可以優(yōu)選包括終端分光片和N級分光裝置。其中，N為大于I的正整數(shù)。設(shè)定M為正整數(shù)，M大于等于I且M小于等于N。所述分光延遲模塊的N級分光裝置依次設(shè)置在一條傳輸光路上，將最先與所述飛秒激光延遲模塊光耦合的分光裝置設(shè)置為第一級分光裝置，沿著所述激光傳輸光路可以依次包括第一級分光裝置、第二級分光裝置、、、第M分光裝置。為了達(dá)到較好的測量效果，獲得多個延遲子脈沖，并且減少激光傳輸過程中的損耗，本實施例所示的分光延遲模塊的分光裝置的N等于2，也就是可以包括第一級分光裝置和第二級分光
目.ο
[0041]每個所述分光裝置可以包括分光器件123和光路調(diào)節(jié)器件125。所述N級分光裝置中的第M級分光裝置的分光器件用于將輸入該分光器件的入射光分成沿第一傳輸方向傳輸?shù)牡谝怀錾涔夂脱氐诙鬏敺较虻牡诙錾涔?，所述光路調(diào)節(jié)器件用于將第二傳輸方向的第二出射光調(diào)節(jié)成沿第一傳輸方向的第三出射光。
[0042]M等于I時，所述第M級分光裝置的入射光為所述飛秒激光。第一級分光裝置的入射光為所述飛秒激光產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的飛秒激光，經(jīng)由所述第一級分光裝置分光后輸出第一出射光和第二出射光。設(shè)定第一出射光的傳輸方向為第一傳輸方向，可以優(yōu)選為所述第一傳輸方向為與所述入射光相同的傳輸方向。所述第二出射光的傳輸方向為第二傳輸方向，與所述第一出射光的傳輸方向不同。所述光路調(diào)節(jié)器件用于將第二出射光的出射方向調(diào)節(jié)成與第一出射光的傳輸方向相同，也就是將第二傳輸方向的第二出射光調(diào)節(jié)成第一傳輸方向的第三出射光。
[0043]M大于等于2且小于等于N時，所述第M級分光裝置的入射光為前一級分光裝置的第一出射光和第三出射光，進(jìn)行后續(xù)分光操作。當(dāng)M等于N時，第N級分光裝置的第一出射光和第三出射光均入射到終端分光片。所述終端分光片用于將第M級分光裝置的沿所述第一傳輸方向的第一出射光和第三出射光分成沿第一傳輸方向的所述第一飛秒脈沖序列和沿所述第二傳輸方向的所述第二飛秒脈沖序列。
[0044]所述分光裝置中，所述分光器件123可以優(yōu)選為分光片，所述光路調(diào)節(jié)器件125可以為反射鏡組，利用角度復(fù)用形成傳輸空間。所述分光片的分光比優(yōu)選為1:1，可以保證分光片分出的兩束光能量均勻，否則會導(dǎo)致分光能量不均，會使得產(chǎn)生太赫茲子脈沖的能量不一致，也影響探測效果。
[0045]請繼續(xù)參見圖2，所述分光延遲模塊120包括兩個分光裝置和一個終端分光片，每個所述分光裝置可以包括一個分光片和三個反射鏡。在第一級分光裝置122中，包括第一分光片、第一反射鏡、第二反射鏡和第三反射鏡。第一分光片與水平方向成45度夾角，所述第一反射鏡與所述第一分光片在同一豎直平面內(nèi)平行放置，所述第二反射鏡與所述第一反射鏡在同一水平面內(nèi)平行放置，所述第三反射鏡與所述第二反射鏡在同一豎直平面內(nèi)平行放置，且所述第三反射鏡垂直于所述第一分光片放置。
[0046]所述飛秒激光沿水平方向傳輸至所述第一級分光裝置122的第一分光片后，分成第一子脈沖和第二子脈沖，所述第一子脈沖沿豎直方向傳輸至第一反射鏡，經(jīng)由所述第一反射鏡反射后沿水平方向傳輸至第二反射鏡，再經(jīng)由所述第二反射鏡反射后沿豎直方向傳輸至第三反射鏡，經(jīng)由所述第三反射鏡反射后沿水平方向傳輸至所述第二級分光裝置124。所述第二子脈沖沿水平方向傳輸至第二級分光裝置124，所述第一子脈沖相對于所述第二子脈沖在時間上有延遲。即是進(jìn)入所述第一級分光裝置122的飛秒激光經(jīng)由所述第一級分光裝置122后輸出兩束光路平行且在時間上有延遲的子脈沖。
[0047]第一子脈沖沿水平方向傳輸至第二級分光裝置124的第二分光片BS2后，分成第三子脈沖和第四子脈沖，所述第三子脈沖沿豎直方向傳輸至第四反射鏡M4，經(jīng)由所述第四反射鏡M4反射沿水平方向傳輸至第五反射鏡M5，再經(jīng)由第五反射鏡M5反射后傳輸至第六反射鏡M6，經(jīng)由所述第六反射鏡M6反射后沿水平方向傳輸至終端分光片126。所述第四子脈沖沿水平方向傳輸至終端分光片126，所述第三子脈沖相對于所述第四子脈沖在時間上有延遲。即是進(jìn)入所述第二級分光裝置124的第一子脈沖經(jīng)由所述第二級分光裝置124后輸出兩束光路平行且在時間上有延遲的子脈沖。同理可得，所述第二子脈沖經(jīng)由所述第二級分光裝置124后輸出第五子脈沖和第六子脈沖，所述第五子脈沖和所述第六子脈沖相互平行，且在時間上有延遲。由于所述第一子脈沖和所述第二子脈沖在時間上有延遲，則相應(yīng)地，所述第三子脈沖、第四子脈沖、第五子脈沖和第六子脈沖在時間上有延遲。
[0048]將前述分光裝置獲得光路傳輸方向相互平行、且在時間上有延遲的多個子脈沖，傳輸至終端分光片126。所述第三子脈沖、第四子脈沖、第五子脈沖和第六子脈沖傳輸至所述第三分光片后，所述第三子脈沖經(jīng)由所述第三分光片分光后輸出沿水平方向傳輸?shù)牡谌龣M向激光和沿豎直方向傳輸?shù)牡谌v向激光，同理，所述第四子脈沖、第五子脈沖經(jīng)由所述第三分光片后輸出沿水平方向的第四橫向激光、第五橫向激光、第六橫向激光和沿豎直方向傳輸?shù)牡谒目v向激光、第五縱向激光和第六縱向激光，即產(chǎn)生了相互垂直的兩列飛秒激光，沿水平方向的第一飛秒脈沖序列和沿豎直方向傳輸?shù)牡诙w秒脈沖序列。
[0049]所述分光延遲模塊120產(chǎn)生的兩束飛秒脈沖序列，第一飛秒脈沖序列傳輸至傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊130用于形成傾斜前沿脈沖序列，所述第二飛秒脈沖序列傳輸至太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊140用于形成太赫茲脈沖序列。
[0050]請參見圖3，本發(fā)明實施例提供的太赫茲脈沖序列瞬態(tài)時域光譜儀的傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊130和太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊140的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0051]所述傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊130可以包括第一光柵132和第七反射鏡，所述分光延遲模塊120輸出的第一飛秒脈沖序列入射到第七反射鏡上，經(jīng)由所述第七反射鏡反射后，以預(yù)設(shè)角度透射到所述第一光柵132上后，其一級衍射光產(chǎn)生帶有傾斜脈沖前沿的探測脈沖序列，即形成所述傾斜前沿脈沖序列。
[0052]所述傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊130還可以包括第一起偏器134和第二透鏡136，所述傾斜前沿脈沖序列經(jīng)由所述第一起偏器134過濾后傳輸至所述第二透鏡136，經(jīng)由所述聚焦后傳輸?shù)剿雒}沖調(diào)制模塊。
[0053]所述太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊140，可以包括第一透鏡142和非線性晶體144。所述分光延遲模塊120產(chǎn)生的第二飛秒脈沖序列經(jīng)由所述第一透鏡142匯聚后入射到所述非線性晶體144上，由于非線性光學(xué)作用產(chǎn)生多個太赫茲脈沖，即形成太赫茲脈沖序列。
[0054]所述太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊140還可以包括第一拋物面反射鏡147、第二拋物面反射鏡148和聚乙烯薄片146。在所述非線性晶體144上形成的太赫茲脈沖序列，經(jīng)由所述聚乙烯薄片146進(jìn)行濾波處理，即是僅允許太赫茲脈沖透過，而阻擋飛秒脈沖光透過。經(jīng)過濾波處理后的太赫茲脈沖序列經(jīng)由所述第一拋物面反射鏡147后準(zhǔn)直到第二拋物面反射鏡148上，經(jīng)由所述第二拋物面反射鏡148匯聚后入射到所述脈沖調(diào)制模塊上。
[0055]在上述實施例的基礎(chǔ)上，還可以包括氧化銦錫薄膜，即為ΙΤ0。用于透射飛秒激光，反射太赫茲波。所述傾斜前沿脈沖序列和所述太赫茲脈沖序列均經(jīng)由所述ITO后傳輸?shù)矫}沖調(diào)制模塊150進(jìn)行調(diào)制，所述脈沖調(diào)制模塊150可以優(yōu)選為電光效應(yīng)晶體。具有傾斜脈沖前沿的傾斜前沿脈沖序列作為探測光，對于太赫茲脈沖序列進(jìn)行探測。由于太赫茲脈沖序列在電光效應(yīng)晶體中的電光效應(yīng)，會使得傾斜前沿脈沖序列的偏振態(tài)發(fā)生改變，其偏振態(tài)的改變量與太赫茲脈沖序列的電場強(qiáng)度成正比。由于作為探測脈沖的傾斜前沿脈沖序列的脈沖前沿在X方向上是傾斜的，因此不同X位置的探測脈沖的垂直于第一起偏器134P1方向上的偏振強(qiáng)度就正比于太赫茲脈沖不同時刻的電場強(qiáng)度。經(jīng)由所述太赫茲脈沖序列調(diào)制后的傾斜前沿脈沖攜帶所述太赫茲脈沖序列的相關(guān)參數(shù)信息，傳輸至所述光譜獲取模塊160，以獲取太赫茲脈沖序列的波形信息。
[0056]請參見圖5，本發(fā)明實施例提供的太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀100的光譜獲取模塊160，所述光譜獲取模塊160可以包括第二檢偏器162、第三透鏡164和圖像傳感器166，所述第二檢偏器162與所述電光效應(yīng)晶體耦合，所述第二檢偏器162與所述第三透鏡164耦合，所述第三透鏡164與所述圖像傳感器166耦合。
[0057]經(jīng)由所述太赫茲脈沖序列調(diào)制后的傾斜前沿脈沖序列傳輸至第二檢偏器162，由所述第二檢偏器162過濾掉所述傾斜前沿脈沖序列中未被太赫茲脈沖序列調(diào)制的偏振分量，只允許經(jīng)由所述太赫茲脈沖序列調(diào)制后的偏振分量通過，傳輸至第三透鏡164，經(jīng)由所述第三透鏡164匯聚到所述圖像傳感器166，由所述圖像傳感器166獲得每一個探測脈沖的光強(qiáng)分布，進(jìn)而獲得所述傾斜前沿脈沖序列所攜帶的所述太赫茲脈沖序列的波形信息。在X方向上，傾斜前沿脈沖光的脈沖前沿是傾斜的，因此不同的X位置就代表了不同的時間。被第一檢偏器過濾出來的脈沖光的強(qiáng)度正比于太赫茲脈沖電場強(qiáng)度，沿著X方向上的光強(qiáng)分布直接正比于太赫茲脈沖的電場信息，因此沿著y方向?qū)鈴?qiáng)進(jìn)行累加，就可以得到太赫茲脈沖的波形信息。
[0058]上述本發(fā)明實施例提供的太赫茲脈沖瞬態(tài)時域光譜儀，針對現(xiàn)有技術(shù)的時域光譜儀不能實現(xiàn)對太赫茲探測脈沖進(jìn)行連續(xù)多次的瞬態(tài)測量的技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供的太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀100，飛秒激光產(chǎn)生模塊110產(chǎn)生的飛秒激光傳輸至分光延遲模塊120，經(jīng)由所述分光延遲模塊120產(chǎn)生第一飛秒脈沖序列和第二飛秒脈沖序列，第一飛秒脈沖序列經(jīng)由所述傾斜前沿脈沖序列模塊處理后產(chǎn)生處理后產(chǎn)生傾斜前沿脈沖序列，第二飛秒脈沖序列經(jīng)太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊140處理后產(chǎn)生太赫茲脈沖序列。產(chǎn)生的所述傾斜前沿脈沖序列和所述太赫茲脈沖序列傳輸至脈沖調(diào)制模塊150，所述脈沖調(diào)制模塊150可以為電光效應(yīng)晶體。由于太赫茲脈沖序列在電光效應(yīng)晶體中的電光效應(yīng)，作為探測脈沖的傾斜前沿脈沖在脈沖調(diào)制模塊150內(nèi)被太赫茲脈沖序列調(diào)制，其偏振態(tài)發(fā)生改變，其偏振態(tài)的改變梁與太赫茲脈沖的電場成正比。經(jīng)調(diào)制后的傾斜前沿脈沖傳輸至光譜獲取模塊160，由光譜獲取模塊160獲取調(diào)制后的傾斜前沿脈沖所攜帶的太赫茲脈沖序列的波形信息，即可實現(xiàn)太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜的測量。
[0059]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀，其特征在于，包括飛秒激光產(chǎn)生模塊、分光延遲模塊、傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊、太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊、脈沖調(diào)制模塊和光譜獲取模塊； 所述飛秒激光產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的飛秒激光傳輸至所述分光延遲模塊，經(jīng)由所述分光延遲模塊產(chǎn)生第一飛秒脈沖序列和第二飛秒脈沖序列，所述第一飛秒脈沖序列經(jīng)所述傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊處理后產(chǎn)生傾斜前沿脈沖序列，所述第二飛秒脈沖序列經(jīng)所述太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊處理后產(chǎn)生太赫茲脈沖序列； 所述傾斜前沿脈沖序列和所述太赫茲脈沖序列均傳輸至所述脈沖調(diào)制模塊，所述傾斜前沿脈沖序列在所述脈沖調(diào)制模塊內(nèi)被所述太赫茲脈沖序列調(diào)制后傳輸至所述光譜獲取模塊，由所述光譜獲取模塊獲取調(diào)制后的所述傾斜前沿脈沖序列所攜帶的太赫茲脈沖序列的波形信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀，其特征在于，所述分光延遲模塊包括終端分光片和N級分光裝置，每個所述分光裝置包括分光器件和光路調(diào)節(jié)器件，其中，N為大于I的正整數(shù)； 所述N級分光裝置中的第M級分光裝置的分光器件用于將輸入該分光器件的入射光分成第一傳輸方向的第一出射光和第二傳輸方向的第二出射光，所述光路調(diào)節(jié)器件用于將第二傳輸方向的第二出射光調(diào)節(jié)成第一傳輸方向的第三出射光，其中，M為正整數(shù)，M大于等于I且小于等于N，M等于I時，所述第M級分光裝置的入射光為所述飛秒激光，M大于等于2且小于等于N時，所述第M級分光裝置的入射光為前一級分光裝置的第一出射光和第三出射光； 所述終端分光片用于將第M級分光裝置的沿所述第一傳輸方向的第一出射光和第三出射光分成沿第一傳輸方向的所述第一飛秒脈沖序列和沿所述第二傳輸方向的所述第二飛秒脈沖序列。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀，其特征在于，所述分光器件為分光片，所述光路調(diào)節(jié)器件為反射鏡組。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀，其特征在于，所述傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊包括第一光柵，所述第一飛秒脈沖序列以預(yù)設(shè)入射角度入射到所述第一光柵上，經(jīng)由所述第一光柵衍射后產(chǎn)生所述傾斜前沿脈沖序列。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀，其特征在于，所述傾斜前沿脈沖序列產(chǎn)生模塊還包括第一起偏器和第二透鏡； 所述傾斜前沿脈沖序列經(jīng)由所述第一起偏器過濾后傳輸至所述第二透鏡，經(jīng)由所述第二透鏡匯聚后傳輸至所述脈沖調(diào)制模塊。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀，其特征在于，所述太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊包括第一透鏡和非線性晶體； 所述第二飛秒脈沖序列經(jīng)由所述第一透鏡匯聚后傳輸?shù)剿龇蔷€性晶體，在所述非線性晶體上產(chǎn)生多個太赫茲子脈沖，多個所述太赫茲子脈沖形成所述太赫茲脈沖序列。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀，其特征在于，所述太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊還包括第一拋物面反射鏡和第二拋物面反射鏡； 所述太赫茲脈沖序列經(jīng)由所述第一拋物面反射鏡后準(zhǔn)直到所述第二拋物面反射鏡，經(jīng)由所述第二拋物面反射鏡匯聚后入射到所述脈沖調(diào)制模塊。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀，其特征在于，所述太赫茲脈沖序列產(chǎn)生模塊還包括聚乙烯薄片，所述聚乙烯薄片用于將所述非線性晶體產(chǎn)生的所述太赫茲脈沖序列進(jìn)行濾波處理后傳輸至所述第一拋物面反射鏡。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀，其特征在于，所述光譜獲取模塊包括第三透鏡和圖像傳感器，所述第三透鏡用于將經(jīng)所述脈沖調(diào)制模塊調(diào)制后的所述傾斜前沿脈沖序列匯聚到所述圖像傳感器，所述圖像傳感器用于獲得所述傾斜前沿脈沖序列所攜帶的所述太赫茲脈沖系列的波形信息。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太赫茲多脈沖瞬態(tài)時域光譜儀，其特征在于，所述光譜獲取模塊還包括第二檢偏器，所述第二檢偏器用于將所述太赫茲脈沖序列調(diào)制后的所述傾斜前沿脈沖序列的偏振分量傳輸至所述第三透鏡。
【文檔編號】G01J3/28GK105841814SQ201610319289
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】翟召輝, 朱禮國, 鐘森城, 孟坤, 李江, 劉喬, 杜良輝, 周平偉, 彭其先, 李澤仁, 趙劍衡
【申請人】中國工程物理研究院流體物理研究所