[发明专利]基于太赫兹时域谱技术的涡旋波测量系统和方法

权利要求书

1.一种基于太赫兹时域谱技术的涡旋拓扑荷态的测量系统，其特征在于，包括：

飞秒激光器，用于提供远红外飞秒激光脉冲；

第一分束镜，用于将所述远红外飞秒激光脉冲分束为泵浦光脉冲和探测光脉冲；

产生模块，置于所述泵浦光脉冲光路上，用于产生涡旋太赫兹脉冲；

调制模块，包括空间光调制器，用于周期性调制所述涡旋太赫兹脉冲的波面；

探测模块，包括扫描延时线和传感器，所述扫描延时线置于所述探测光脉冲光路，用于扫描和延长所述探测光脉冲的飞行时间，所述传感器置于所述调制后的涡旋太赫兹脉冲和所述探测光脉冲的光路聚合处，用于探测所述涡旋太赫兹脉冲的调制波面的时域信号，并转换为电信号输出；

控制模块，包括控制器和锁相放大器，所述控制器与所述空间光调制器电性连接，用于控制空间光调制器的调制频率，所述锁相放大器的信号输入端与所述传感器的信号输出端电性连接，用于接收所述电信号，所述锁相放大器的参考输入端与所述控制器电性连接，以设置锁相放大器的参考频率；

所述锁相放大器的参考频率设置为所述控制器调制频率的L倍时，所述锁相放大器输出拓扑荷为L的涡旋太赫兹脉冲时域信号。

2.根据权利要求1所述的基于太赫兹时域谱技术的涡旋拓扑荷态的测量系统，其特征在于，所述空间光调制器为薄片，所述薄片由太赫兹光的不透明材料制成，所述薄片沿中心处设有缺口，所述涡旋太赫兹脉冲正入射至所述薄片，所述薄片中心与所述涡旋太赫兹脉冲的光束中心重合。

3.根据权利要求1所述的基于太赫兹时域谱技术的涡旋拓扑荷态的测量系统，其特征在于，所述产生模块包括第一光束控制元件、太赫兹源器件、滤波片和S波片，所述泵浦光脉冲经所述第一光束控制元件会聚于所述太赫兹源器件，所述太赫兹源器件受所述泵浦光脉冲激发产生太赫兹脉冲，所述滤波片用于滤除剩余的泵浦光，所述S波片用于调制太赫兹脉冲使其成为涡旋太赫兹脉冲。

4.根据权利要求1所述的基于太赫兹时域谱技术的涡旋拓扑荷态的测量系统，其特征在于，所述调制模块还包括第二光束控制元件，用于控制所述涡旋太赫兹脉冲聚焦或准直。

5.根据权利要求1所述的基于太赫兹时域谱技术的涡旋拓扑荷态的测量系统，其特征在于，所述传感器包括电光晶体、1/4波片、沃拉斯顿棱镜、光二极管探测器和电路组件，所述探测光脉冲经过由涡旋太赫兹脉冲调制的电光晶体，再经过1/4波片，沃拉斯顿棱镜，得到偏振方向相互垂直的两束光，由光二极管探测器探测并经电路组件差分输出。

6.一种基于太赫兹时域谱技术的涡旋拓扑荷态的测量方法，其特征在于，包括：

S1、飞秒激光器产生远红外飞秒激光脉冲；

S2、第一分束镜将所述远红外飞秒激光脉冲分束为泵浦光脉冲和探测光脉冲；

S3、产生模块接收所述泵浦光脉冲，并产生涡旋太赫兹脉冲；

S4、调制模块对所述涡旋太赫兹脉冲的波面进行周期性调制；

S5、探测模块包括扫描延时线和传感器，所述扫描延时线对所述探测光脉冲的飞行时间进行扫描和延长，所述传感器对所述涡旋太赫兹脉冲的调制波面的时域信号进行探测，并转换为电信号；

S6、控制模块包括控制器和锁相放大器，通过所述控制器控制空间光调制器的调制频率，通过所述锁相放大器接收所述电信号；

S7、将所述锁相放大器的参考频率设置为所述控制器调制频率的L倍，以使所述锁相放大器输出拓扑荷为L的涡旋太赫兹脉冲时域信号。

7.根据权利要求6所述的基于太赫兹时域谱技术的涡旋拓扑荷态的测量方法，其特征在于，所述产生模块包括第一光束控制元件、太赫兹源器件、滤波片和S波片，所述光束控制元件将所述泵浦光脉冲会聚于所述太赫兹源器件，所述泵浦光脉冲激发所述太赫兹源器件并产生太赫兹脉冲，所述滤波片对剩余的泵浦光进行滤除，所述S波片将所述太赫兹脉冲调制成为涡旋太赫兹脉冲。

8.根据权利要求6所述的基于太赫兹时域谱技术的涡旋拓扑荷态的测量方法，其特征在于，所述调制模块还包括第二光束控制元件，所述第二光束控制元件所述涡旋太赫兹脉冲聚焦或准直进行控制。

9.根据权利要求6所述的基于太赫兹时域谱技术的涡旋拓扑荷态的测量方法，其特征在于，所述传感器包括电光晶体、1/4波片、沃拉斯顿棱镜、光二极管探测器和电路组件，所述探测光脉冲经过由涡旋太赫兹脉冲调制的电光晶体，再经过1/4波片，沃拉斯顿棱镜，得到偏振方向相互垂直的两束光，由光二极管探测器探测并经电路组件差分输出。