[发明专利]一种电控光取样系统、方法及太赫兹时域光谱仪

摘要

本发明适用于太赫兹技术领域，提供一种电控光取样系统、方法及太赫兹时域光谱仪，其中，电控光取样系统包括第一飞秒脉冲激光器、第二飞秒脉冲激光器、第一分束器、第二分束器、第一光电传感器、第二光电传感器、相位探测器、函数发生器、加法器和PID调节器；第一分束器通过光纤与第一飞秒脉冲激光器连接，第二分束器通过光纤与第二飞秒脉冲激光器连接，第二飞秒脉冲激光器包括压电传感器，第一光电传感器和第二光电传感器均与相位探测器连接，相位探测器、函数发生器和PID调节器均与加法器连接，PID调节器还与压电传感器连接。本发明通过采用电控光取样系统来实现时域扫描，可有效保证光束传播方向的稳定、色散小、扫描速度快。

主权项

1.一种太赫兹时域光谱仪，其特征在于，所述太赫兹时域光谱仪包括电控光取样系统，还包括太赫兹辐射装置、准直聚焦透镜组、太赫兹探测装置和数据处理模块；所述电控光取样系统包括第一飞秒脉冲激光器、第二飞秒脉冲激光器、第一分束器、第二分束器、第一光电传感器、第二光电传感器、相位探测器、函数发生器、加法器和PID调节器；所述第一分束器通过光纤与所述第一飞秒脉冲激光器连接，所述第二分束器通过光纤与所述第二飞秒脉冲激光器连接，所述第二飞秒脉冲激光器包括压电传感器，所述第一光电传感器和所述第二光电传感器均与所述相位探测器连接，所述相位探测器、所述函数发生器和所述PID调节器均与所述加法器连接，所述PID调节器还与所述压电传感器连接；所述第一飞秒脉冲激光器发射泵浦脉冲，所述第一分束器将所述泵浦脉冲分束为透射泵浦脉冲和反射泵浦脉冲，其中，所述反射泵浦脉冲发射至所述第一光电传感器；所述第一光电传感器将所述反射泵浦脉冲转换为第一电脉冲信号并传递给所述相位探测器；所述函数发生器输出相位调制信号，所述压电传感器根据所述相位调制信号调节所述第二飞秒脉冲激光器的腔体长度，控制所述第二飞秒脉冲激光器发射与所述泵浦脉冲之间存在预设相位差的探测脉冲，所述第二分束器将所述探测脉冲分束为透射探测脉冲和反射探测脉冲，其中，所述反射探测脉冲发射至所述第二光电传感器；所述第二光电传感器将所述反射探测脉冲转换为第二电脉冲信号并传递给所述相位探测器；所述相位探测器探测所述预设相位差，并生成与所述预设相位差线性正相关的电压信号；所述函数发生器持续输出所述相位调制信号，所述加法器将所述电压信号和所述相位调制信号叠加后输出给所述PID调节器；所述PID调节器对所述加法器输出的信号进行误差校准后输出给所述压电传感器，所述压电传感器根据所述PID调节器输出的信号反馈调节所述第二飞秒脉冲激光器的腔体长度；所述第一分束器的透反比为9:1；所述数据处理模块与所述函数发生器和所述太赫兹探测装置连接，所述太赫兹辐射装置通过光纤与所述第一分束器连接，所述太赫兹探测装置通过光纤与所述第二分束器连接；所述太赫兹辐射装置接收所述透射泵浦脉冲，并受所述透射泵浦脉冲激发辐射太赫兹波；所述准直透镜组对所述太赫兹波进行准直和聚焦，并发送给所述太赫兹探测装置；所述太赫兹探测装置接收所述透射探测脉冲，将所述透射探测脉冲和所述太赫兹波转换成电流信号，所述数据处理模块受所述函数发生器触发，将所述电流信号处理为数字信号；所述探测脉冲相对于所述泵浦脉冲的时间延时τ(t)与相位调制信号V_offset之间的函数关系式为：τ(t)＝cos^‑1(V_offset(t)/A₀)/2πf；  (3)其中，A₀为与相位差ΔΦ的测量条件相关的系数，f为第一飞秒脉激光器或第二飞秒脉冲激光器的重复频率；所述函数发生器输出频率或幅值可调节的相位调制信号，以调节所述时间延时。