[发明专利]太赫兹光路校准器、汇聚及平行光路校准装置

说明书

技术领域

本发明属于光学应用技术领域，特别涉及一种太赫兹光路校准器、汇聚及平行光路校准装置。

背景技术

太赫兹(Terahertz,THz)波通常指频率范围为100GHz～10THz，对应波长为3mm～30um的电磁波，在电磁波谱中位于毫米波和远红外射线之间，是电磁波谱中最后一个有待全面而深入研究的频段。近年来，随着光子学和纳米技术的不断发展，THz相关技术在公共安全，通信传输，生物医学，产品质量控制和大气环境监测等领域展现出极大的应用潜力和价值。在众多的THz研究方向中，THz成像被视为最为重要的应用技术之一，主要原因在于：THz波成像可以获得适中的空间分辨率，能够穿透多种非极性材料(如纸张，塑料，陶瓷等)，实现对隐藏目标成像；特别地，在医学成像和安检成像等领域，相比于广泛应用的X射线，THz波具有更低的能量(1THz～4meV)，因此更加安全，不会电离生物分子，弥补了X射线容易对人体造成辐射损伤这一缺陷，同时THz波对低密度物质成像可以获得更好的对比度。

随着THz源与探测器的不断发展，满足各类实用需求的THz系统应运而生。系统的构建必须对几何光路进行校准，精准的光路设计是仪器性能与测试准确度的保障。鉴于THz波的不可见性，给系统构建与后期设备调试均带来诸多不便。目前用于THz系统光路校准的方法主要采用红光领域的激光校准方法，即选择一个带有中心穿孔的反射镜或透射镜，采用氦氖激光器作为校准光源，激光穿过镜面中心穿孔，然后以此激光路径为基准校准后续光路系统中的各个模块，由于氦氖激光处射光斑汇聚度高，亮度高，易于显示和观察，所以被广泛的用于光路校准。

然而，采用氦氖激光进行光路校准存在三方面明显缺陷：1.此方法需采用特制的带有中心穿孔的反射镜或透射镜，对于较细或中心区域强度较为集中的光束则会对光束造成明显衰减和畸变，影响光束效果；2.光路校准需要使用激光光源，激光强度高，容易对眼睛造成损伤，存在安全隐患，且光源为非普通光源，体积较大，成本较高(相较于普通LED)，操作困难；3.最关键的是，采用激光进行光路校准，一方面，只能进行点或中心校准，针对平行光束或大光斑光路无法进行准确校准，另一方面，校准光路往往需要根据实际需求进行构建，从一个系统换到另一个系统，也需要重新构建，额外增加系统构建的复杂程度。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种太赫兹光路校准器、汇聚及平行光路校准装置，用于解决现有技术中采用氦氖激光进行光路校准存在上述的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种太赫兹光路校准器，所述太赫兹光路校准器包括：

太赫兹光路管，包括太赫兹光源放置端口及出光端口；

可见光光路管，与所述太赫兹光路管垂直放置，包括可见光光源放置端口及出光端口，所述可见光光路管出光端口与所述太赫兹光路管出光端口相邻，且所述可见光光路管出光端口的端面为倾斜面，所述倾斜面朝向所述太赫兹光路管出光端口；所述可见光光路管的轴向中心线与所述太赫兹光路管的轴向中心线相交，且二者的交点位于所述可见光光路管出光端口；

太赫兹分色片，位于所述可见光光路管出光端口表面，且完全覆盖所述可见光光路管出光端口；所述太赫兹分色片对太赫兹频段具有高反射率，对所述可见光频段具有高透过率；

耦合光导出光路模块，位于所述可见光光路管出光端口的一侧，包括光束导出端口，适于将耦合的所述太赫兹光及所述可见光转换成平行光束导出。

作为本发明的太赫兹光路校准器的一种优选方案，所述太赫兹光路管及所述可见光光路管的材料均为低反射率材料。

作为本发明的太赫兹光路校准器的一种优选方案，所述太赫兹分色片在60μm～3mm波长范围内的反射率高于85％，在200nm～1200nm波长范围内的透过率高于90％。

作为本发明的太赫兹光路校准器的一种优选方案，所述太赫兹分色片为表面镀有铟锡氧化物薄膜的硼硅玻璃片；所述铟锡氧化物薄膜的厚度大于对应的太赫兹光波长的趋肤深度，直流电导率为10⁵/Ω·m量级。

作为本发明的太赫兹光路校准器的一种优选方案，所述耦合光导出光路模块包括：

耦合光束收集光学元件，所述耦合光束收集光学元件位于耦合的所述太赫兹光与所述可见光的光路上，包括反射镜或透射镜，适于将耦合的所述太赫兹光及所述可见光转换成平行光束；

导出光路管，位于所述耦合光束收集光学元件的一侧，包括光束入射端口及所述光束导出端口，适于将所述平行光束导出；所述导出光路管的所述光束导出端口设有中心位置指示标志。