[实用新型]一种全光纤自旋太赫兹产生装置

说明书

本申请公开了一种全光纤自旋太赫兹产生装置，包括飞秒光纤激光器、分束器，所述分束器的输出端分别连接有泵浦光路和探测光路，其中泵浦光路用于产生太赫兹，探测光路用于探测泵浦光路产生的太赫兹；所述泵浦光路包括串接的高速光开关、自旋太赫兹发射器，所述高速光开关和自旋太赫兹发射器之间通过第一保偏光纤连接；所述高速光开关由外加激励源进行调制，实现泵浦光路的开、关调制。本申请通过外加激励源对高速光开关进行调制，实现飞秒激光在不同光路传输与调制，无需使用斩波器等笨重器件，结构简单且小型化。

技术领域

本实用新型涉及自旋太赫兹发射设备领域，具体涉及一种全光纤自旋太赫兹产生装置。

背景技术

太赫兹频段位于红外和微波之间，是宏观电子学与微观光子学的过渡频段，兼具宽带性、低能性、高透性、唯一性等诸多优势特性，其在无损检测、卫星通信、医疗诊断、卫星通信等领域具有重大的科学价值和广阔的应用前景。自旋太赫兹源因其独特的太赫兹产生机理，具有低成本、高效率等优势，是未来太赫兹技术的重要发展方向。

自旋太赫兹源是基于铁磁/非磁异质结构中的超快自旋流注入和逆自旋霍尔效应产生太赫兹脉冲。现有技术中的自旋太赫兹系统需要采用分束器将飞秒激光分为两束，且需要采用斩波器对其中的一束进行调制，如CN114002181A公开了一种集成自旋太赫兹源的太赫兹超表面生物传感器，其中激光器为飞秒激光器，激光器发射激光，激光经过三个反射镜后到达二分之一波片，然后由分束镜分成两束光：一束光用于探测、一束光用于太赫兹波的发射；太赫兹波发射路的激光经过斩波器后被调制，受调制的激光经过两个反射镜后由透镜聚焦。其中飞秒激光利用率低、体积庞大、系统复杂、成本昂贵；斩波器体积较大，系统复杂。同时由于自旋薄膜透光率较高，较多的泵浦光束会透过自旋薄膜，为了防止投过的泵浦光束对探测用的光电导天线造成损伤，故需要硅片或陶瓷片等对透过的泵浦光束进行阻挡，导致系统光路复杂。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种高效的全光纤自旋太赫兹产生装置。

本实用新型采用如下技术方案：

一种全光纤自旋太赫兹产生装置，包括飞秒光纤激光器、分束器，所述分束器的输出端分别连接有泵浦光路和探测光路，其中泵浦光路用于产生太赫兹，探测光路用于探测泵浦光路产生的太赫兹；所述泵浦光路包括串接的高速光开关、自旋太赫兹发射器，所述高速光开关和自旋太赫兹发射器之间通过第一保偏光纤连接；所述高速光开关由外加激励源进行调制，实现泵浦光路的开、关调制。

进一步方案，所述自旋太赫兹发射器包括固定连接在一起的外壳和内壳，所述内壳的内部按照激光运行方向并排安装有光学准直透镜、光学聚焦透镜和自旋薄膜；所述外壳内固设有磁铁、超半球硅透镜和陶瓷片，所述超半球硅透镜通过内壳与自旋薄膜相连接；所述磁铁有两块，对称布置在超半球硅透镜的两端；所述陶瓷片垂直位于超半球硅透镜的后侧用于阻挡自自旋薄膜透过的飞秒激光。

进一步方案，所述自旋薄膜包括铁磁层和非磁层；自旋薄膜是由铁磁层和非磁层采用磁控溅射方式制备而成，其中铁磁层的材质为磁性多层膜结构钴铁硼，所述非磁层的材质为具有自旋霍尔角的材料。飞秒光纤激光器输出的飞秒激光经光学准直透镜、光学聚焦透镜聚焦到自旋薄膜上，在聚焦光场热效应作用下引起自旋薄膜的铁磁层产生远离飞秒激光入射方向的超快自旋流，当该超快自旋流到达自旋薄膜的非磁层时，由于自旋逆霍尔效应，该超快自旋流将转换为超快电荷流，由麦克斯韦电磁理论，该超快电荷流将产生太赫兹辐射，辐射出的太赫兹通过平行射出自旋太赫兹发射器，则会被光电导天线探测到，而飞秒激光则被阻挡。

所述外壳和内壳的材质均为非磁金属，避免干扰。

进一步方案，所述探测光路包括光纤延迟线、光电导天线，所述光纤延迟线和光电导天线之间通过第二保偏光纤连接。

更进一步方案，所述光纤延迟线处于其量程中间位置时，泵浦光路长度与探测光路的长度相同，实现探测的同步性。