[发明专利]一种基于ICCD矩阵的太赫兹时域波形测量平台及方法

权利要求书

1.一种基于ICCD矩阵的太赫兹时域波形测量平台，其特征在于所述平台包括太赫兹波激励发生单元与太赫兹激励时域波形探测还原单元，其中：

所述太赫兹波激励发生单元由第一飞秒脉冲激光源(1)、第一平面反射镜(2)、第二平面反射镜(3)、第一凸透镜(4)、改性聚酰亚胺电光聚合物薄膜(5)、离轴抛物面反射镜组(6)、高阻硅片(7)、第二凸透镜(8)以及电光采样传感器(9)构成，其测量原理为：

第一飞秒脉冲激光源(1)所发出的飞秒脉冲激光作为泵浦光，首先经过第一平面反射镜(2)、第二平面反射镜(3)反射以及第一凸透镜(4)会聚后，照射至改性聚酰亚胺电光聚合物薄膜(5)，在改性聚酰亚胺电光聚合物薄膜(5)内部发生差频震荡形成低频极化电场，向外辐射太赫兹脉冲，随后，太赫兹脉冲经过离轴抛物面反射镜组(6)、高阻硅片(7)及第二凸透镜(8)准直过滤聚焦后照射至电光采样传感器(9)，在太赫兹脉冲的作用下，电光采样传感器(9)发生Pockels效应，光学特性发生改变；

所述太赫兹激励时域波形探测还原单元由第二飞秒脉冲激光源(10)、光学斩波器(11)、起偏器(12)、线性电动平移台(13)、第三平面反射镜(14)、光学延迟线(15)、第四平面反射镜(16)、第五平面反射镜(17)、第六平面反射镜(18)、第七平面反射镜(19)、四分之一波片(20)、沃拉斯顿棱镜(21)、ICCD矩阵(22)、GPIB-USB采集卡(23)、锁相放大器(24)及计算机(25)构成，其测量原理为：

第二飞秒脉冲激光源(10)所发出的飞秒脉冲激光作为探测光，首先照射进入光学斩波器(11)，光学斩波器(11)获取探测激光信息后作为参考信号输入锁相放大器(24)，随后，探测光经起偏器(12)起偏、线性电动平移台(13)相位延迟处理、第三平面反射镜(14)反射后进入光学延迟线(15)，再经第四平面反射镜(16)、第五平面反射镜(17)及第六平面反射镜(18)反射后照射至电光采样传感器(9)，电光采样传感器(9)在太赫兹脉冲的作用下光学特性发生改变，探测光通过时偏振状态也随之发生改变，经由第七平面反射镜(19)反射至四分之一波片(20)，探测光由线偏振状态转换为椭圆偏振状态，再经由沃拉斯顿棱镜(21)分为两束彼此分开的、振动方向互相垂直的线偏振光s光与p光透射到ICCD矩阵(22)，ICCD矩阵(22)对偏振光光强变化进行捕捉，随后通过GPIB-USB采集卡(23)将所捕捉动态信息转换为电信号作为输入信号输入锁相放大器(24)与光学斩波器(11)所输入参考信号比较，由计算机(25)反演处理后得到太赫兹脉冲时域波形。

2.根据权利要求1所述的一种基于ICCD矩阵的太赫兹时域波形测量平台，其特征在于所用改性聚酰亚胺电光聚合物薄膜(5)材料为基于Al2O3纳米掺杂的含苯硫醚基团改性聚酰亚胺。

3.根据权利要求1所述的一种基于ICCD矩阵的太赫兹时域波形测量平台，其特征在于所用电光采样传感器(9)结构为双层复合结构，自上而下由高阻泵浦激光阻隔片以及改性聚酰亚胺薄膜构成。

4.根据权利要求3所述的一种基于ICCD矩阵的太赫兹时域波形测量平台，其特征在于所述高阻泵浦激光阻隔片为高阻硅片，其厚度为3mm，单位阻抗为17500Ω/cm，可吸收残余泵浦激光，并起到反射探测激光的作用；所述改性聚酰亚胺薄膜材料为基于Al₂O₃纳米掺杂的含苯硫醚基团改性聚酰亚胺。

5.根据权利要求1所述的一种基于ICCD矩阵的太赫兹时域波形测量平台，其特征在于基于所述平台开展测量包括如下步骤：

步骤一、以第一飞秒脉冲激光源(1)以及第二飞秒脉冲激光源(10)激光出射高度为标准高度，使用一系列等高小孔光阑，调节平面反射镜反射角度及俯仰角，保证激光脉冲在传播及反射过程中处于同一高度且与光学平台边线处于平行状态；

步骤二、移动调节离轴抛物面反射镜组(6)中第一离轴抛物面反射镜的二维镜架位置至使激光出射光斑正圆且远近等大，移动第二离轴抛物面反射镜至激光会聚焦点处，微调其二维镜架，保证反射光斑正圆不发生扭曲且水平；

步骤三、启动第一飞秒脉冲激光源(1)、第二飞秒脉冲激光源(10)、光学斩波器(11)、GPIB-USB采集卡(23)及锁相放大器(24)，测量开始；

步骤四、光学斩波器(11)提取探测光信息并将其转换为电信号作为参考信号输入锁相放大器(24)，GPIB-USB采集卡(23)将ICCD矩阵(22)所捕捉的探测光偏振状态变化信息转换为电信号作为输入信号输入锁相放大器(24)，对比获得太赫兹激励特征信息；

步骤五、计算机(25)对所获得太赫兹时域波形信息处理，通过反演算法获得太赫兹时域波形。