[发明专利]一种改变太赫兹波偏振态的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹波的时域光谱技术应用领域，特别是涉及一种利用改变不同入射激光脉冲的波长从而改变太赫兹波偏振态的系统和方法。

背景技术

太赫兹(Terahertz，THz)波(或称THz辐射、T－射线、亚毫米波、远红外，通常简称为THz)通常指的是频率在0.1THz～10THz(波长在3mm～30μm)范围内的电磁辐射。从频率上看，该波段位于毫米波和红外线之间，属于远红外波段；从能量上看，在电子和光子之间。太赫兹的独特性能给通信(宽带通信)、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像(无标记的基因检查、细胞水平的成像)、无损检测、安全检查(生化物的检查)等领域带来了深远的影响。

研究太赫兹波的偏振对于了解太赫兹波的特性和应用有非常重要的作用，偏振是不同于其他频率段的波的一个特性，因此了解以及改变太赫兹波的偏振使得对太赫兹波的认识有了一个新的提升。偏振态的信息对于光谱成像都有一定的帮助，现在许多研究者都喜欢用偏振成像的方法来提取被成像物体的各种信息，而这些信息是用简单的光强成像和光谱成像所不能够得到的。另外，研究偏振也对我们生活做了巨大的贡献。之前我们所知道的简单的用光学器件波片来改变太赫兹波偏振态的方法已经很熟悉了，现在我们发现了一种通过改变实验的条件就可以改变太赫兹波偏振态的方法，就是改变入射激光脉冲的波长来改变产生的太赫兹波的偏振，这是之前的研究中所没有涉及和发现的。

发明内容

本发明涉及一种利用改变不同入射激光脉冲的波长从而改变太赫兹波偏振态的的系统和方法，本发明所述系统包括变波长光参量放大器(topas)、太赫兹波发生器、太赫兹波探测器、金属平面反射镜、BBO倍频晶体、抛物面镜、打孔抛物面镜、平移台、硅片、长波长滤光片，所述平移台上方放置金属平面反射镜，所述金属平面镜另一侧放置所述打孔抛物面镜，所述抛物面镜一侧放置所述太赫兹波探测器，采用所述太赫兹TDS系统构成简单、稳定性较高和购买和维护费用较低、采用此方法产生的太赫兹波信号强度高、稳定性强、具有较广的应用范围和研究意义。

本发明要解决的技术问题是提供一种利用改变不同入射激光脉冲的波长从而改变太赫兹波偏振态的系统和方法，经光学参量放大器出来的中心波长800nm的飞秒激光入射到topas(变波长)中，在topas中经过非线性晶体的非线性作用会产生不同波长的激光脉冲，我们选取了长波长波段的几个激光脉冲，用TDS系统产生THz波，进而研究了所产生的太赫兹波的偏振特性。所产生的太赫兹波与之前的800nm激光脉冲产生太赫兹波相比较，强度更强大，能量更强，应用更稳定，效率更高，并且所用维护费用较低，只需要用之前空气产产生THz波的TDS系统做稍微的改动即可，另外由于空气中的水蒸气对太赫兹波的吸收较大，所以一般传统的方法产生的太赫兹波会被水蒸气所吸收一部分，所剩余的太赫兹又会更少，而我们的方法所产生的太赫兹波强度很强，空气中的水蒸气所吸收的部分可以忽略不计，因此这一发明具有很重要的意义。

为达到上述目的，本发明提供了一种改变太赫兹波偏振态的系统，包括变波长光参量放大器、太赫兹波发生器、太赫兹波探测器、金属平面镜、BBO倍频晶体、抛物面镜、平移台、硅片、长波长滤光片，其中，所述平移台上方设置所述金属平面镜，所述金属平面镜一侧设置所述打孔抛物面镜，所述 抛物面镜一侧设置所述太赫兹波探测器，其中，所述变波长光参量放大器用于使入射激光脉冲的波长等间距连续变化；所述抛物面镜用于将入射激光脉冲经过聚焦BBO晶体倍频后聚焦在空气中产生空气等离子体，在电场的作用下加速运动向外辐射太赫兹波；所述ZnTe晶体用于探测经离轴抛物面镜收集后的太赫兹波，并将探测所得到的信息输入差分探头中进行太赫兹时域光谱扫描，得到太赫兹的时域光谱图，经过数据处理分析太赫兹波的偏振随波长变化的图像。

进一步地，所述变波长光参量放大器可出射任意波长的激光脉冲。

进一步地，所述太赫兹波发生器为空气等离子体(四波混频)产生器。

进一步地，所述太赫兹波探测器为电光取样探测器。

为达到上述目的，本发明还提供了一种改变太赫兹波偏振态的方法，包括以下步骤：

利用可改变波长的光参量放大器使入射激光脉冲的波长等间距连续变化；

将所述的入射激光脉冲经过抛物面镜聚焦BBO晶体倍频后聚焦在空气中产生空气等离子体，在电场的作用下加速运动向外辐射太赫兹波；

产生的太赫兹波经离轴抛物面镜收集后用ZnTe晶体探测；