[实用新型]利用石墨烯太赫兹表面等离子效应的酒精浓度测量装置

摘要

本实用新型公开了一种利用石墨烯太赫兹表面等离子效应的酒精浓度测量装置。本装置中的高阻硅棱镜下表面依次布置二氧化硅薄膜、单层石墨烯、二氧化硅薄膜、待测酒精溶液和高阻硅衬底。太赫兹时域谱装置测量被硅棱镜反射的太赫兹脉冲信号，经过傅里叶变换后可得到频率‑反射系数曲线。石墨烯太赫兹表面等离子效应可在频率‑反射系数曲线上产生谐振峰，该谐振峰随酒精浓度变化移动。太赫兹时域谱分辨率小于1GHz，本测量装置中待测溶液从纯水到纯酒精变化时反射系数曲线的谐振峰移动大于800GHz，使得该测量装置测量酒精浓度的精度达到千分之二以上。

主权项

一种利用石墨烯太赫兹表面等离子效应的酒精浓度测量装置，其特征在于包括高阻硅三角棱镜（1）、第一二氧化硅薄膜（2）、单层石墨烯（3）、第二二氧化硅薄膜（4）、待测酒精溶液（5）、高阻硅衬底（6）、飞秒激光器（7）、斩波器（8）、分束器（9）、光电导天线（10）、第一抛面镜（11）、第一聚四氟乙烯透镜（12）、第二聚四氟乙烯透镜（13）、第二抛面镜（14）、薄膜分束镜（15）、ZnTe晶体（16）、四分之一波片（17）、沃拉斯顿棱镜（18）、光电平衡探测器（19）、锁相放大器（20）、计算机（21）、第一反射镜（22）、延迟线（23）、第二反射镜（24）；飞秒激光器（7）产生的飞秒激光脉冲光路上顺次设有斩波器（8）、分束器（9），分束器（9）将飞秒激光脉冲光分为较强的泵浦光和较弱的探测光；泵浦光光路上设有光电导天线（10），光电导天线（10）激发的太赫兹波顺次经过第一抛面镜（11）、第一聚四氟乙烯透镜（12），经第一聚四氟乙烯透镜（12）聚焦后的太赫兹波入射到高阻硅三角棱镜（1）一侧表面上，在透射到第一二氧化硅薄膜（2）、单层石墨烯（3）、第二二氧化硅薄膜（4）、待测酒精溶液（5）、再经高阻硅衬底（6）的上表面反射返回到高阻硅三角棱镜（1），太赫兹波出射高阻硅三角棱镜（1）后顺次经过第二聚四氟乙烯透镜（13）、第二抛面镜（14）、薄膜分束镜（15）；探测光光路上顺次设有第一反射镜（22）、延迟线（23）、第二反射镜（24）、薄膜分束镜（15）；太赫兹波透过薄膜分束镜（15）到达ZnTe晶体（16），与被薄膜分束镜（15）反射的探测光汇合，再透过ZnTe晶体（16）、四分之一波片（17）、沃拉斯顿棱镜（18）后被光电平衡探测器（19）探测；光电平衡探测器（19）、锁相放大器（20）、计算机（21）顺次相连。