[发明专利]一种电控光取样系统、方法及太赫兹时域光谱仪

说明书

本发明适用于太赫兹技术领域，提供一种电控光取样系统、方法及太赫兹时域光谱仪，其中，电控光取样系统包括第一飞秒脉冲激光器、第二飞秒脉冲激光器、第一分束器、第二分束器、第一光电传感器、第二光电传感器、相位探测器、函数发生器、加法器和PID调节器；第一分束器通过光纤与第一飞秒脉冲激光器连接，第二分束器通过光纤与第二飞秒脉冲激光器连接，第二飞秒脉冲激光器包括压电传感器，第一光电传感器和第二光电传感器均与相位探测器连接，相位探测器、函数发生器和PID调节器均与加法器连接，PID调节器还与压电传感器连接。本发明通过采用电控光取样系统来实现时域扫描，可有效保证光束传播方向的稳定、色散小、扫描速度快。

技术领域

本发明属于太赫兹技术领域，尤其涉及一种电控光取样系统、方法及太赫兹时域光谱仪。

背景技术

太赫兹时域光谱仪可以对太赫兹电场进行相干测量，能够得到样品的复折射率、介电常数和电导率等参数，通过分析这些参数可以得到样品的物理化学信息，具有重要的应用前景。

然而，现有的太赫兹时域光谱仪通常采用机械延时装置(步进电机控制线性平移台)来实现相位延时控制，存在光束传播方向不稳定，光斑大小由于色散而存在变化，扫描速度慢等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电控光取样系统、方法及太赫兹时域光谱仪，旨在解决现有的太赫兹时域光谱仪通常采用机械延时装置(步进电机控制线性平移台)来实现相位延时控制，存在光束传播方向不稳定，光斑大小由于色散而存在变化，扫描速度慢等缺点的问题。

本发明是这样实现的，一种电控光取样系统，其包括第一飞秒脉冲激光器、第二飞秒脉冲激光器、第一分束器、第二分束器、第一光电传感器、第二光电传感器、相位探测器、函数发生器、加法器和PID调节器；

所述第一分束器通过光纤与所述第一飞秒脉冲激光器连接，所述第二分束器通过光纤与所述第二飞秒脉冲激光器连接，所述第二飞秒脉冲激光器包括压电传感器，所述第一光电传感器和所述第二光电传感器均与所述相位探测器连接，所述相位探测器、所述函数发生器和所述PID调节器均与所述加法器连接，所述PID调节器还与所述压电传感器连接；

所述第一飞秒脉冲激光器发射泵浦脉冲，所述第一分束器将所述泵浦脉冲分束为透射泵浦脉冲和反射泵浦脉冲，其中，所述反射泵浦脉冲发射至所述第一光电传感器；所述第一光电传感器将所述反射泵浦脉冲转换为第一电脉冲信号并传递给所述相位探测器；

所述函数发生器输出相位调制信号，所述压电传感器根据所述相位调制信号调节所述第二飞秒脉冲激光器的腔体长度，控制所述第二飞秒脉冲激光器发射与所述泵浦脉冲之间存在预设相位差的探测脉冲，所述第二分束器将所述探测脉冲分束为透射探测脉冲和反射探测脉冲，其中，所述反射探测脉冲发射至所述第二光电传感器；所述第二光电传感器将所述反射探测脉冲转换为第二电脉冲信号并传递给所述相位探测器；

所述相位探测器探测所述预设相位差，并生成与所述预设相位差线性正相关的电压信号；所述函数发生器持续输出所述相位调制信号，所述加法器将所述电压信号和所述相位调制信号叠加后输出给所述PID调节器；所述PID调节器对所述加法器输出的信号进行误差校准后输出给所述压电传感器，所述压电传感器根据所述PID调节器输出的信号反馈调节所述第二飞秒脉冲激光器的腔体长度。

本发明还提供一种太赫兹时域光谱仪，所述太赫兹时域光谱仪包括如上所述的电控光取样系统，还包括太赫兹辐射装置、准直聚焦透镜组、太赫兹探测装置和数据处理模块；

所述数据处理模块与所述函数发生器和所述太赫兹探测装置连接，所述太赫兹辐射装置通过光纤与所述第一分束器连接，所述太赫兹探测装置通过光纤与所述第二分束器连接；