[发明专利]一种产生太赫兹脉冲和实时检测的方法

说明书

技术领域

本发明属于太赫兹辐射源技术领域，尤其涉及一种产生太赫兹脉冲和实时检测的方法。

背景技术

太赫兹（THz）是介于宏观电子学向微观光子学过渡的频段，频率为0.1THz到10THz之间。太赫兹脉冲所处的特殊频段决定了其特殊的性质，它不仅适合于生物医学成像和探测成像，而且是空间运动目标的侦察﹑识别﹑致盲﹑对抗无线通信和反恐辑毒的有力工具。在过去几年里，太赫兹应用已经渗透到物理、传感、通讯、生命科学等领域。国际上已有一百多个研究小组从事有关太赫兹相关领域的研究。太赫兹脉冲辐射源技术的发展是推动太赫兹应用技术及其相关交叉学科迅速发展的关键所在。

目前，采用传统的太赫兹脉冲产生技术产生的太赫兹脉冲电场强度低，太赫兹脉冲的能量也较低，能量转换效率不高，要同时检测所产生的太赫兹脉冲还需额外增加一台激光器用来产生探测光，因此实验装置复杂，成本高。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种装置简单、成本低、太赫兹辐射源的原料丰富易得、太赫兹脉冲产生效率高的产生太赫兹脉冲和实时检测的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：

步骤1、先通过晶体提拉法生长铌酸锂单晶，然后对所述铌酸锂单晶切割抛光，制得铌酸锂单晶薄片。再采用金属蒸汽真空弧方法，将铜离子注入所述铌酸锂单晶薄片，制得注铜的铌酸锂单晶薄片；注铜的铌酸锂单晶薄片为太赫兹辐射源。

步骤2、将太赫兹辐射源垂直地安装在太赫兹脉冲装置的会聚透镜的右边，开启太赫兹脉冲系统的钛蓝宝石激光器，钛蓝宝石激光器产生激光脉冲，激光脉冲通过分束器产生泵浦光脉冲和探测光脉冲，泵浦光脉冲与探测光脉冲具有相同的中心波长、重复频率和初始相位值。

步骤3、将泵浦光脉冲垂直入射到太赫兹辐射源，采用光整流方法产生太赫兹脉冲。

步骤4、将探测光脉冲和太赫兹脉冲共同入射到太赫兹检测器件，调节可移动反射镜调整太赫兹检测器件接收到的探测光和太赫兹脉冲之间的光程差，利用电光采样方法得到太赫兹时域脉冲谱，将太赫兹时域脉冲谱传给计算机，利用计算机内装有的MatLab软件对太赫兹时域脉冲谱进行快速傅里叶变换，得到太赫兹频域脉冲谱。

所述铌酸锂单晶薄片的尺寸为20×20×1mm³。

所述泵浦光脉冲极化方向垂直于铌酸锂单晶的C轴。

所述金属蒸汽真空弧方法的工艺参数是：铜离子注入剂量为1.2×10¹⁷ions/cm²，加速电压为35KV，粒子流密度为25μA/cm²。

所述太赫兹脉冲装置是：在机架上固定装有钛蓝宝石激光器，在钛蓝宝石激光器的正下方从上到下依次装有分束器和第一反射镜，第一反射镜与水平面的夹角为45°，第一反射镜的镜面朝向左上方；分束器的右边装有第二反射镜，分束器的左边装有可移动反射镜，分束器、第二反射镜和可移动反射镜位于同一水平线上；第二反射镜的正下方平行地装有第三反射镜，第一反射镜的左边装有第四反射镜，第四反射镜的正上方装有第五反射镜。

第一反射镜、第三反射镜和第四反射镜位于同一水平线上，第一反射镜的延长线分别与第三反射镜和第四反射镜的延长线的夹角为90°，第五反射镜和分束器分别与第一反射镜平行。

第五反射镜的右边从左到右依次装有会聚透镜、太赫兹辐射源和第一离轴抛物面镜，第一离轴抛物面镜的正下方从上到下依次装有硅滤波片和第二离轴抛物面镜，第二离轴抛物面镜的右边从左到右依次装有碲化锌晶片、四分之一波片、沃拉斯顿透镜、平衡光电探测器、锁相放大器和计算机。

第一离轴抛物面镜的抛物面朝向左下方，硅滤波片水平安装，第二离轴抛物面镜的抛物面朝向右上方；第二离轴抛物面镜、碲化锌晶片、四分之一波片、沃拉斯顿透镜、平衡光电探测器、锁相放大器位于同一水平线上。

所述钛蓝宝石激光器的重复频率为1KHz，脉冲宽度为35fs，中心波长为800nm。