[发明专利]基于异步频率变换的太赫兹波实时探测装置及方法

权利要求书

1.一种基于异步频率变换的太赫兹波实时探测装置，其用于探测频率为ω₁且具有第一重复频率f₁的太赫兹波脉冲；

所述太赫兹波实时探测装置包括泵浦光源、第二非线性晶体及探测器，其中：

所述泵浦光源被设置用于输出频率为ω_２且具有第二重复频率f_２的泵浦光脉冲，其中，f₁＝f_２+Δf，Δf为根据探测范围和频谱分辨率f₀预设的频率差，可探测到的太赫兹波截止频率f₀＝f₂，

所述第二非线性晶体被设置用于使所述太赫兹波脉冲与所述泵浦光脉冲发生频率上转换，以产生频率为ω₃的和频光；

所述探测器被设置用于对所述和频光进行探测。

2.如权利要求1所述的太赫兹波实时探测装置，其还包括太赫兹波产生单元，所述太赫兹波产生单元包括第一超短脉冲激光器和太赫兹辐射源，其中：

所述第一超短脉冲激光器被设置用于输出具有所述第一重复频率f₁的第一超短激光脉冲；

所述太赫兹辐射源被设置用于基于所述第一超短激光脉冲产生所述太赫兹波脉冲。

3.如权利要求2所述的太赫兹波实时探测装置，其中，所述第一超短激光脉冲具有飞秒、皮秒或者纳秒的脉冲宽度；以及/或者，所述太赫兹辐射源包括第一非线性晶体、半导体材料或光电导天线。

4.如权利要求3所述的太赫兹波实时探测装置，其中：

所述太赫兹波产生单元还包括聚焦透镜，其用于将所述第一超短激光脉冲聚焦于所述太赫兹辐射源上；以及/或者，

所述太赫兹波产生单元还包括收集元件，其用于收集由所述太赫兹波辐射源出射的太赫兹波脉冲；以及/或者，

所述太赫兹波产生单元还包括滤波元件，其用于对由所述太赫兹波辐射源出射的太赫兹波脉冲进行滤波。

5.如权利要求4所述的太赫兹波实时探测装置，其中：

所述收集元件包括离轴抛物面镜；以及/或者，

所述滤波元件为聚四氟乙烯材质；以及/或者，

所述第一非线性晶体包括GaP或ZnTe。

6.如权利要求1所述的太赫兹波实时探测装置，其中：

所述频率ω₃在红外、近红外或者可见光范围；以及/或者，

所述泵浦光源包括第二超短脉冲激光器；以及/或者，

所述探测器包括硅探测器。

7.如权利要求1所述的太赫兹波实时探测装置，其还包括：

用于使所述泵浦光脉冲和所述太赫兹波脉冲交叉地入射所述第二非线性晶体的离轴抛物面镜；或者，

用于使所述泵浦光脉冲和所述太赫兹波脉冲在空间上重合的合束单元。

8.一种基于异步频率变换的太赫兹波实时探测方法，其包括，

步骤一：提供频率为ω₁且具有第一重复频率f₁的太赫兹波脉冲和频率为ω₂且具有第二重复频率f₂的泵浦光脉冲，所述第二重复频率f₂与所述第一重复频率f₁之间具有预设的频率差Δf，其中，根据探测范围和频谱分辨率f₀设置Δf，可探测到的太赫兹波截止频率f₀＝f₂，

步骤二：使所述太赫兹波脉冲和所述泵浦光脉冲入射非线性晶体上，以发生频率上转换过程，从而产生频率为ω₃的和频光；以及，

步骤三：利用探测器对所述和频光进行探测。

9.如权利要求8所述的探测方法，其中，所述频率ω₃在红外、近红外或者可见光范围内。