[发明专利]具有纳米级分辨率的空间电荷测试系统及方法

摘要

本发明公开了一种具有纳米级分辨率的空间电荷测试系统，所述系统包括太赫兹波激发单元和弹光取样检测单元，其中：太赫兹波激发单元由飞秒激光器、分光镜、第一平面反射镜、电光聚合物、抛物面反射镜组构成；弹光取样检测单元由第二平面反射镜、光学延迟线、第三平面反射镜、第四平面反射镜、第五平面反射镜、弹光取样传感器、四分之一波片、平衡探测器、锁相放大器、斩波器构成。本发明以太赫兹波作为激励，以弹光取样技术完成响应信号的探测与接收，采用全光学手段，避免了电子测试技术对系统带宽的限制，不仅能够实现对空间电荷分布的纳米级测试，而且对待测样品和测试环境没有任何特殊的限制和要求。

主权项

1.一种具有纳米级分辨率的空间电荷测试系统，其特征在于所述系统包括太赫兹波激发单元和弹光取样检测单元，其中：所述太赫兹波激发单元由飞秒激光器、分光镜、第一平面反射镜、电光聚合物、抛物面反射镜组构成；所述弹光取样检测单元由第二平面反射镜、光学延迟线、第三平面反射镜、第四平面反射镜、第五平面反射镜、弹光取样传感器、四分之一波片、平衡探测器、锁相放大器、斩波器构成；所述激光器激发的偏振飞秒激光经分光镜分成两束，一束经第一平面反射镜反射后照射电光聚合物材料，基于光整流效应激发出太赫兹波，太赫兹波经过抛物面反射镜组准直和聚焦后，作为激发光脉冲照射待测试样中，光电场分量对待测试样中空间电荷产生扰动作用从而激发出弹性波，弹性波在介质中传播，被与待测试样紧密耦合的弹光取样传感器接收，在弹性波作用下，弹光取样传感器光学特性发生变化，产生应力双折射效应；另一束光作为探测光，经第二平面反射镜反射、光学延迟线延迟后入射到第三平面反射镜，经第三平面反射镜、第四平面反射镜、第五平面反射镜反射后入射到弹光取样传感器的另一侧表面，由于弹光取样传感器发生应力双折射效应，探测光入射弹光取样传感器后偏振态发生变化，出射光经四分之一波片后分为两束透射到平衡探测器上，平衡探测器检测两束光光强的变化并转换为电信号后作为测量信号输入锁相放大器，斩波器获取偏振飞秒激光信息后作为参考信号输入锁相放大器。