[实用新型]太赫兹波线宽测量的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于太赫兹波检测技术领域；具体讲，涉及太赫兹波线宽测量的装置。

技术背景

近年来很多不同类型的太赫兹辐射源都得到了很大的发展，并且被广泛应用于成像、光谱分析等领域中。在太赫兹光谱分析领域，太赫兹时域光谱技术由于通常只能实现数十GHz的光谱分辨能力，在部分应用中已经不能满足实际的需求。在这样的背景下，人们提出了利用频率可调谐的窄线宽单频太赫兹源进行光谱检测。目前已经涌现出一些窄线宽的单频太赫兹辐射源，例如基于非线性差频或参量振荡技术的太赫兹辐射源等等。窄线宽太赫兹源的输出线宽能够达到百MHz，接近傅里叶变换极限。利用这种太赫兹源组建太赫兹光谱分析系统，光谱检测的精度能够达到MHz量级。随着太赫兹辐射源的发展，太赫兹辐射源的性能不断提升，实现对其包括输出线宽在内的各项关键性能参数的测量展现出了不断凸显的重要性。为了实现太赫兹源辐射线宽的准确测量，寻找到一种测量精度高、使用方便的太赫兹波线宽测量方法成为了人们追求的目标。

在传统的激光领域，使用法布里-珀罗标准具测量激光的线宽是目前使用最为广泛的一种技术。通过面阵相机观察激光经过标准具之后的干涉圆环的精细结构，能够快速准确地得到待测激光的线宽大小。在太赫兹领域，面阵相机的成本远远高于激光领域中面阵相机的成本，因而这种测量方法不适用于在太赫兹领域进行直接推广。作为传统法布里-珀罗标准具的一种改进形式，干涉腔长可变的扫描法布里-珀罗干涉仪可以替代厚度固定的法布里-珀罗标准具，在不使用面阵相机的前提下实现谱线精细结构的观察。改进的扫描法布里-珀罗干涉仪需要两台额外的设备以实现干涉精细结构的观察，分别为一个高精度的位移平台和一台太赫兹功率探测装置。随着太赫兹技术的发展，太赫兹波功率探测装置已经涌现出了很多不同种类的产品，在室温条件下实现太赫兹波功率高精度探测的技术已经相当成熟。另外，由于太赫兹波长较长，接近毫米量级，用于太赫兹波段的扫描法布里-珀罗干涉仪对位移平台的移动精度的要求相应较低。因此，在太赫兹波段实现应用于线宽测量的扫描法布里-珀罗干涉仪已经具备了比较成熟的条件。

发明内容

为克服现有技术的不足，在太赫兹波段实现应用于线宽测量的扫描法布里-珀罗干涉仪，为此，本实用新型采取的技术方案是，太赫兹波线宽测量的装置，包括如下结构：

入射太赫兹波经第1表面镀金离轴抛物面镜之后平行出射至法布里-珀罗干涉仪腔镜；

由高阻硅材料制成的位置固定法布里-珀罗干涉仪腔镜a，两个表面抛光，两个抛光表面具有1度左右的楔角，靠近腔镜b的表面与入射太赫兹波垂直；

法布里-珀罗干涉仪腔镜b材料及外形尺寸与腔镜a完全相同，靠近腔镜a的表面与入射太赫兹波垂直，腔镜b安装于移动平台上；

步进移动平台沿太赫兹波传播方向步进运动；

来自腔镜b的平行入射的太赫兹波经第2表面镀金离轴抛物面镜进行会聚；

第2表面镀金离轴抛物面镜的焦点位置设置有斩波器，第2表面镀金离轴抛物面镜输出得太赫兹波经斩波器、热释电探测器、AD转换器输出测量结果。

与已有技术相比，本实用新型的技术特点与效果：

本实用新型提出了一种低成本、小型化、便携式的太赫兹线宽测量计，并且具有较快的测量速度以及较高的测量精度以及可靠性，可以广泛应用于从事太赫兹相关领域的实验室中。基于法布里-珀罗干涉仪的太赫兹线宽测量计具有以下几个优点：1.结构简单，体积较小，可以作为小型化、便携式的仪器使用。2.制造成本较低。3.操作方便，测量快速。4.测量精度较高。

附图说明

图1线宽测量原理示意图。

图2本实用新型专利结构示意图。

图中：1.表面镀金离轴抛物面镜；2.法布里-珀罗干涉仪腔镜a(位置固定)；3.法布里-珀罗干涉仪腔镜b(动镜)4.步进移动平台；5.表面镀金离轴抛物面镜；6斩波器；7.热释电探测器；8.数据采集卡；9.计算机。

图3线宽测量系统工作流程简图。

图4两个表面具有1度左右的楔角腔镜示意图。

具体实施方式

提出了一种基于扫描法布里-珀罗干涉仪的太赫兹线宽测量装置的实现方案，这种装置具有结构紧凑、成本较低且能够在室温条件下工作，适用于太赫兹科研领域以及太赫兹技术的实际应用领域。

本实用新型的目的在于提供一种单色太赫兹波线宽测量的方案：

根据多光束干涉的爱里公式，在不考虑吸收的条件下，法布里-珀罗(FP)干涉仪的透对波长λ的功率透过率为