[发明专利]一体化太赫兹产生与聚焦装置及近场太赫兹扫描系统

说明书

本发明公开了一种一体化太赫兹产生与聚焦装置及近场太赫兹扫描系统，包括：太赫兹产生单元、转换单元、聚焦单元和光路管道；所述太赫兹产生单元用于产生太赫兹波；所述转换单元设置于所述太赫兹产生单元的出光光路上，所述转换单元用于将所述太赫兹波转换为平行光束后，将所述平行光束引导出射至所述聚焦单元；所述聚焦单元用于将所述平行光束聚焦至预设位置，且太赫兹产生单元、转换单元和聚焦单元均相应固定在光路管道内外。本发明提供的技术方案，通过光路管道将太赫兹产生单元、转换单元和聚焦单元集成固定而实现一体化，实现减小装置体积的目的，使得装置便于在强磁场、极低温等窄空间中使用，在受限空间的测量应用中具有重要意义。

技术领域

本发明涉及显微系统技术领域，更为具体地说，涉及一种一体化太赫兹产生与聚焦装置及近场太赫兹扫描系统。

背景技术

现有的太赫兹波成像受长波长对应的衍射极限的影响，分辨率低于可见光，只有几微米数量级，远大于微纳结构材料或生物组织与细胞的尺度，无法满足高精度观测的需求，随着实验物理的发展，发展了近场成像的方法，创造性的将太赫兹光与扫描探针显微镜相结合，能够突破衍射极限，获得亚波长分辨图像。

研发人员希望能将太赫兹光与扫描探针显微镜的结合测量运用于窄空间中：如运用于小孔径的磁体中，或者运用于极低温超高真空的环境中，以达到测试在极端条件下的物理性质的目的。但是将太赫兹光和扫描探针显微镜结合在一起时，现有太赫兹产生光路与聚焦光路均比较复杂，所占体积比较大，不适合将此结合方式运用于窄空间中。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种一体化太赫兹产生与聚焦装置及近场太赫兹扫描系统，通过转换单元将太赫兹产生单元和聚焦单元一体化，简化太赫兹产生与聚焦装置的结构，进而减小其体积，扩大其适用范围。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种一体化太赫兹产生与聚焦装置，包括：太赫兹产生单元、转换单元、聚焦单元和光路管道；所述光路管道包括：水平设置的中间管道、及在所述中间管道的两端分别竖直设置的输入管道和输出管道；

所述太赫兹产生单元用于产生太赫兹波，且固定于所述输入管道的输入端口内；

所述转换单元设置于所述太赫兹产生单元的出光光路上，所述转换单元用于将所述太赫兹波转换为平行光束后，将所述平行光束分束为具有相位差的第一子平行光束和第二子平行光束，且将所述第一子平行光束和所述第二子平行光束均引导出射至所述聚焦单元；其中，所述转换单元包括：设置于所述太赫兹产生单元的出光光路上、且固定于所述输入管道内的凸透镜，所述太赫兹产生单元位于所述凸透镜的焦点处；设置于所述凸透镜的出光光路上、且固定于所述输入管道与所述中间管道转角处的第三反射镜；设置于所述第三反射镜的出光光路上、且固定于所述中间管道中的分束镜；以及，设置于所述分束镜的第一分束光路上、且固定于所述中间管道中的第四反射镜，及设置于所述分束镜的第二分束光路上、且固定于所述中间管道外的相位调节子单元，所述第二分束光路与所述中间管道的光路孔对应；其中，所述第四反射镜用于将所述第一子平行光束反射后引导出射至所述聚焦单元；及所述相位调节子单元及所述相位调节子单元包括：位移器件及设置于所述位移器件上的第五反射镜，其中，所述位移器件带动所述第五反射镜位移，以调节入射至所述第五反射镜的所述第二子平行光束的相位，且所述第五反射镜将所述第二子平行光束反射至所述聚焦单元；所述聚焦单元固定于所述输出管道的输出端口外；

所述聚焦单元用于将所述第一子平行光束和所述第二子平行光束均聚焦至预设位置。

可选的，所述一体化太赫兹产生与聚焦装置还包括：设置于所述第三反射镜的出光光路上的滤光镜，所述分束镜设置于所述滤光镜的出光光路上，且所述滤光镜固定于所述中间管道中；

或者，所述一体化太赫兹产生与聚焦装置还包括：设置于所述凸透镜的出光光路上的滤光镜，所述第三反射镜设置于所述滤光镜的出光光路上，且所述滤光镜固定于所述输入管道中。