[发明专利]基于气体的太赫兹波相干探测器及太赫兹波偏振探测方法

权利要求书

1.一种基于气体的太赫兹波相干探测器，其特征在于，包括：太赫兹波产生单元、探测光单元、包含正交电极的二次谐波感生单元、及探测单元；其中，

太赫兹波产生单元，用于通过泵浦光产生太赫兹波，使太赫兹波进入二次谐波感生单元；

探测光单元，用于获取与泵浦光同源的探测光，使探测光进入二次谐波感生单元；

二次谐波感生单元，用于将太赫兹波与探测光聚焦在正交电极中心，生成太赫兹波感生的二次谐波、及正交电极产生的电场感生的二次谐波，并使太赫兹波感生的二次谐波、及所述电场感生的二次谐波进入探测单元；其中，所述正交电极产生正交方向分布的电场；

探测单元，用于对进入的二次谐波进行探测得到太赫兹波在所述正交方向的分量，从而重构太赫兹波的偏振态。

2.如权利要求1所述的探测器，其特征在于，太赫兹波产生单元包括：激光光源、分束镜、第一透镜、BBO晶体；其中，

激光光源产生的激光经过分束镜后分成泵浦光与探测光，泵浦光经第一透镜会聚后进入BBO晶体产生倍频光，泵浦光与倍频光聚焦后电离空气产生太赫兹波；以及

BBO晶体还用于通过改变倾斜角产生不同偏振态的太赫兹波。

3.如权利要求2所述的探测器，其特征在于，探测光单元包括：第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜及第二透镜；其中，

第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜用于改变探测光的光路，使其进入第二透镜；第二反射镜、第三反射镜还用于改变探测光与太赫兹波的时间差；

第二透镜用于将探测光聚集到正交电极中心。

4.如权利要求3所述的探测器，其特征在于，二次谐波感生单元还包括：硅滤光片、第一抛物面镜、太赫兹波偏振片、第二抛物面镜、第三抛物面镜、带孔抛物面镜及二次谐波滤光片；其中，

硅滤光片仅使太赫兹波产生单元产生的太赫兹波通过，通过硅滤光片的太赫兹波依次经第一抛物面镜准直、第二抛物面镜聚焦、第三抛物面镜准直，由带孔抛物面镜聚焦到正交电极中心；

二次谐波滤光片用于仅使太赫兹波感生的二次谐波、及所述旋转直流电场感生的二次谐波进入探测单元；

太赫兹波偏振片设置于第一抛物面镜与第二抛物面镜之间，用于提高太赫兹波的偏振线性度，并用于改变太赫兹波的偏振方向；

带孔抛物面镜还用于使第二透镜聚集的探测光通过，到达正交电极中心。

5.如权利要求4所述的探测器，其特征在于，探测单元包括：第四反射镜、第三透镜、光电倍增管及锁相放大器；其中，

进入探测单元的二次谐波经第四反射镜反射后，由第三透镜聚集到光电倍增管；

光电倍增管探测入射的二次谐波的光强信号；锁相放大器从所述光强信号中锁定第一信号，并从第一信号中分离出太赫兹波在X+Y、X-Y方向的分量，由此重构太赫兹波的偏振态；其中，第一信号为所述光强信号中振荡频率等于正交电极偏置电压频率的分量。

6.如权利要求2-5任一所述的探测器，其特征在于，所述激光光源为钛宝石飞秒激光放大器。

7.一种太赫兹波偏振探测方法，其特征在于，包括步骤：

S1.将激光分为同源的泵浦光与探测光，利用泵浦光产生太赫兹波；

S2.调整光路使太赫兹波与探测光聚焦到正交电极中心，产生太赫兹波感生的二次谐波、及正交电极产生的电场感生的二次谐波；其中，所述正交电极产生正交方向分布的电场；

S3.探测太赫兹波感生的二次谐波、及所述电场感生的二次谐波的光强信号，从所述光强信号中分离出太赫兹波在所述正交方向的分量，从而重构太赫兹波的偏振态。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述利用泵浦光产生太赫兹波具体为：使泵浦光通过BBO晶体产生倍频光，聚焦泵浦光及倍频光产生太赫兹波；以及

所述方法在步骤S1之后，还包括：设置硅滤光片，用于仅使产生的太赫兹波通过；以及

所述方法在步骤S2之后，还包括：设置二次谐波滤光片用于仅使太赫兹波感生的二次谐波、及所述旋转直流电场感生的二次谐波通过；以及

步骤S2还包括：设置太赫兹波偏振片，用于提高太赫兹波的偏振线性度，并用于改变太赫兹波的偏振方向。