太赫兹材料的偏振光谱特性测量装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术所提供的太赫兹材料的偏振光谱特性测量装置或测量系统，包括一片旋光晶体、一聚焦镜、一切割方向为111度的闪锌矿晶体、一脉冲延时器、一宽带1/4波片、一硅片、一非偏振分束器、两只聚焦透镜、二片宽带半波片、二块偏振分束器以及两只平衡探测器。由于光路中引入了旋光晶体，因此只需经过一次时间扫描，即可获得待测样本在不同光谱、不同偏振方向入射情况下的光谱特性；同时，本发明专利技术采用切割方向为111度的闪锌矿晶体，可以实现同时在两个垂直方向上的电光取样测量，从而大大提高了测量效率。因此，本发明专利技术所提供的装置或系统能够达到高效测量的效果。

Polarization spectrum characteristic measuring device and system for terahertz material

Terahertz material provided by the invention of the polarization spectrum measurement device or measuring system, including a piece of optical crystal, a focusing lens, a cutting direction for sphalerite crystal of 111 degrees, a pulse delayer, a broadband 1/4 wave plate, a silicon wafer, a non polarizing beam splitter, two focusing lens, two half wave plate, two pieces of broadband polarization beam splitter and two balance detector. Because the optical crystal is introduced in the light path, so only after a time scanning, obtain spectral characteristics of the tested samples in different spectra and different polarization direction of incident case can; at the same time, the invention adopts the cutting direction for sphalerite crystal 111 degrees, can be achieved at the same time in the two perpendicular directions of the electro-optic sampling measurement, which greatly improves the measurement efficiency. Therefore, the device or system provided by the invention can achieve the effect of efficient measurement.

【技术实现步骤摘要】
太赫兹材料的偏振光谱特性测量装置及系统
本专利技术属于太赫兹测量
，尤其涉及一种太赫兹材料的偏振光谱特性测量装置及系统。
技术介绍
太赫兹电磁波段的开发和利用具有重大的科学意义和潜在的应用价值。太赫兹波的频率范围为0.1THz到10THz，由于太赫兹波具有高透视性、高安全性、高光谱分辨率等独特的性质，因此，基于太赫兹波的太赫兹时域光谱技术被广泛应用于物理、化学、材料、生物医学等领域。太赫兹时域光谱技术可以进行太赫兹成像、传感、材料光谱特性检测等。其中，太赫兹材料的偏振光谱特性检测成为近几年来该领域的重要研究内容。目前，市场上主要是应用常规的台式太赫兹时域光谱仪、或利用多触点光导天线对太赫兹偏振光谱进行测量。但是，太赫兹时域光谱仪在测量时，需要改变入射太赫兹场的偏振方向，并需要经过多次扫描才能完成测量，从而大大影响了测量效率；而利用多触点光导天线对太赫兹偏振光谱进行测量时，主要原理是用于测量相互垂直的太赫兹电场分量，可实现单次测量入射场经待测样品后的偏振态的变化，但不能测量不同入射偏振方向的太赫兹光谱特性，因此，利用多触点光导天线进行的测量，测量范围单一，并且多触点光导天线价格昂贵。
技术实现思路
本专利技术提供了一种太赫兹材料的偏振光谱特性测量装置及系统，旨在解决现有的偏振光谱特性测量装置测量效率低下的问题。本专利技术是这样实现的，一种太赫兹材料的偏振光谱特性测量装置，所述装置包括：旋光晶体，用于使入射的太赫兹脉冲产生旋光色散，已产生旋光色散的太赫兹脉冲透射过待测样本而生成携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲，所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲入射至聚焦镜；所述聚焦镜，用于将所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲经硅片后聚焦至闪锌矿晶体；脉冲延时器，用于使入射的探测脉冲产生延时，已延时的探测脉冲入射至宽带1/4波片；所述宽带1/4波片，用于使所述已延时的探测脉冲转变为圆偏振态的探测脉冲，所述圆偏振态的探测脉冲入射至第一聚焦透镜；所述第一聚焦透镜，用于将所述圆偏振态的探测脉冲经所述硅片后聚焦至所述闪锌矿晶体；所述硅片，用于将所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲透射至闪锌矿晶体，并将所述圆偏振态的探测脉冲反射至所述闪锌矿晶体；所述闪锌矿晶体，其切割方向为111°，用于使所述圆偏振态的探测脉冲与所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲重合，以实现探测脉冲对所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲的探测，已被所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲调制后的探测脉冲入射至第二聚焦透镜；所述第二聚焦透镜，用于使调制后的探测脉冲准直，准直后的探测脉冲透射至非偏振分束器；所述非偏振分束器，用于将所述准直后的探测脉冲分成第一探测子脉冲与第二探测子脉冲，所述第一探测子脉冲入射至第一宽带半波片，所述第二探测子脉冲入射至第二宽带半波片；所述第一宽带半波片，用于调整所述第一探测子脉冲的偏振态，已调整偏振态的第一探测子脉冲入射至第一偏振分束器；所述第一偏振分束器，用于对所述已调整偏振态的第一探测子脉冲进行偏振灵敏分束，已偏振分束的第一探测子脉冲入射至第一平衡探测器；所述第一平衡探测器，用于对接收的所述已偏振分束的第一探测子脉冲进行偏振灵敏测量，以生成第一探测子脉冲的测量数据，以便基于所述第一探测子脉冲的测量数据得到所述待测样本的偏振光谱特性；所述第二宽带半波片，用于调整所述第二探测子脉冲的偏振态，已调整偏振态的第二探测子脉冲入射至第二偏振分束器；所述第二偏振分束器，用于对所述已调整偏振态的第二探测子脉冲进行偏振灵敏分束，已偏振分束的第二探测子脉冲入射至第二平衡探测器；所述第二平衡探测器，用于对接收的所述已偏振分束的第二探测子脉冲进行偏振灵敏测量，以生成第二探测子脉冲的测量数据，以便基于所述第二探测子脉冲的测量数据得到所述待测样本的偏振光谱特性。进一步地，将所述测量装置的待测样本放置区域内空置，在没有所述待测样本插入光路的情况下，测量得到不含所述待测样本光谱信息的定标样本测量数据，以便基于所述定标样本测量数据得到所述待测样本的偏振光谱特性。进一步地，所述第一平衡探测器和所述第二平衡探测器还用于分别与外部系统连接，以将所述第一探测子脉冲的测量数据和所述第二探测子脉冲的测量数据同步输出至外部系统显示或处理。进一步地，所述硅片为高纯硅片，其两面抛光。进一步地，所述第一宽带半波片与所述第二宽带半波片分别用于对所述第一探测子脉冲的偏振态和所述第二探测子脉冲的偏振态进行调整，以使所述第一平衡探测器接收的已偏振分束的第一探测子脉冲与所述第二平衡探测器接收的已偏振分束的第二探测子脉冲互相成垂直角度。进一步地，所述非偏振分束器为50:50的非偏振分束器。本专利技术还提供了一种包括上述太赫兹材料的偏振光谱特性测量装置的太赫兹材料的偏振光谱特性测量系统。本专利技术与现有技术相比，有益效果在于：本专利技术所提供的太赫兹材料的偏振光谱特性测量装置或测量系统，包括一片旋光晶体、一聚焦镜、一切割方向为111度的闪锌矿晶体、一脉冲延时器、一宽带1/4波片、一硅片、一非偏振分束器、两只聚焦透镜、二片宽带半波片、二块偏振分束器以及两只平衡探测器。太赫兹脉冲依次经过旋光晶体、待测样本、聚焦镜、硅片后，与依次经过脉冲延时器、宽带1/4波片、第一聚焦透镜、硅片的探测脉冲在闪锌矿晶体内部重合，以实现探测脉冲对所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲的探测。已被所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲调制后的探测脉冲经由非偏振分束器被分成两路探测子脉冲，第一探测子脉冲一路依次经过第一宽带半波片以及第一偏振分束器被第一平衡探测器接收，从而生成第一探测子脉冲的测量数据；另一路第二探测子脉冲一路依次经过第二宽带半波片以及第二偏振分束器被第二平衡探测器接收，从而生成第二探测子脉冲的测量数据。最终基于第一探测子脉冲的测量数据、第二探测子脉冲的测量数据得到所述待测样本的偏振光谱特性。本专利技术由于光路中引入了旋光晶体，因此只需经过一次时间扫描，即可获得待测样本在不同光谱、不同偏振方向入射情况下的光谱特性；同时，本专利技术采用切割方向为111度的闪锌矿晶体，可以实现同时在两个垂直方向上的电光取样测量，从而大大提高了测量效率。因此，本专利技术所提供的装置或系统能够达到高效测量的效果。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种太赫兹材料的偏振光谱特性测量装置结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。作为本专利技术的第一实施例，如图1所示，本专利技术提供了一种太赫兹材料的偏振光谱特性测量装置。其中，ORD表示旋光晶体、Sample表示待测样本、FM表示聚焦镜、Si表示硅片、ZB表示闪锌矿晶体、TDL表示脉冲延时器、BQW表示宽带1/4波片、L1表示第一聚焦透镜、L2表示第二聚焦透镜、NPS表示非偏振分束器、BHW1表示第一宽带半波片、BHW2表示第二宽带半波片、LP1表示第一偏振分束器、LP2表示第二偏振分束器、BD1表示第一平衡探测器和BD2表示第二平衡探测器。旋光晶体ORD，用于使入射的太赫兹脉冲产生旋光色散，已产生旋光色散的太赫兹脉冲透射过待测样本Sample而生成携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太赫兹材料的偏振光谱特性测量装置，其特征在于，所述装置包括：旋光晶体，用于使入射的太赫兹脉冲产生旋光色散，已产生旋光色散的太赫兹脉冲透射过待测样本而生成携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲，所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲入射至聚焦镜；所述聚焦镜，用于将所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲经硅片后聚焦至闪锌矿晶体；脉冲延时器，用于使入射的探测脉冲产生延时，已延时的探测脉冲入射至宽带1/4波片；所述宽带1/4波片，用于使所述已延时的探测脉冲转变为圆偏振态的探测脉冲，所述圆偏振态的探测脉冲入射至第一聚焦透镜；所述第一聚焦透镜，用于将所述圆偏振态的探测脉冲经所述硅片后聚焦至所述闪锌矿晶体；所述硅片，用于将所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲透射至闪锌矿晶体，并将所述圆偏振态的探测脉冲反射至所述闪锌矿晶体；所述闪锌矿晶体，其切割方向为111°，用于使所述圆偏振态的探测脉冲与所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲重合，以实现探测脉冲对所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲的探测，已被所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲调制后的探测脉冲入射至第二聚焦透镜；所述第二聚焦透镜，用于使所述调制后的探测脉冲准直，准直后的探测脉冲透射至非偏振分束器；所述非偏振分束器，用于将所述准直后的探测脉冲分成第一探测子脉冲与第二探测子脉冲，所述第一探测子脉冲入射至第一宽带半波片，所述第二探测子脉冲入射至第二宽带半波片；所述第一宽带半波片，用于调整所述第一探测子脉冲的偏振态，已调整偏振态的第一探测子脉冲入射至第一偏振分束器；所述第一偏振分束器，用于对所述已调整偏振态的第一探测子脉冲进行偏振灵敏分束，已偏振分束的第一探测子脉冲入射至第一平衡探测器；所述第一平衡探测器，用于对接收的所述已偏振分束的第一探测子脉冲进行偏振灵敏测量，以生成第一探测子脉冲的测量数据，以便基于所述第一探测子脉冲的测量数据得到所述待测样本的偏振光谱特性；所述第二宽带半波片，用于调整所述第二探测子脉冲的偏振态，已调整偏振态的第二探测子脉冲入射至第二偏振分束器；所述第二偏振分束器，用于对所述已调整偏振态的第二探测子脉冲进行偏振灵敏分束，已偏振分束的第二探测子脉冲入射至第二平衡探测器；所述第二平衡探测器，用于对接收的所述已偏振分束的第二探测子脉冲进行偏振灵敏测量，以生成第二探测子脉冲的测量数据，以便基于所述第二探测子脉冲的测量数据得到所述待测样本的偏振光谱特性。...

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹材料的偏振光谱特性测量装置，其特征在于，所述装置包括：旋光晶体，用于使入射的太赫兹脉冲产生旋光色散，已产生旋光色散的太赫兹脉冲透射过待测样本而生成携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲，所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲入射至聚焦镜；所述聚焦镜，用于将所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲经硅片后聚焦至闪锌矿晶体；脉冲延时器，用于使入射的探测脉冲产生延时，已延时的探测脉冲入射至宽带1/4波片；所述宽带1/4波片，用于使所述已延时的探测脉冲转变为圆偏振态的探测脉冲，所述圆偏振态的探测脉冲入射至第一聚焦透镜；所述第一聚焦透镜，用于将所述圆偏振态的探测脉冲经所述硅片后聚焦至所述闪锌矿晶体；所述硅片，用于将所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲透射至闪锌矿晶体，并将所述圆偏振态的探测脉冲反射至所述闪锌矿晶体；所述闪锌矿晶体，其切割方向为111°，用于使所述圆偏振态的探测脉冲与所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲重合，以实现探测脉冲对所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲的探测，已被所述携带待测样本光谱信息的太赫兹脉冲调制后的探测脉冲入射至第二聚焦透镜；所述第二聚焦透镜，用于使所述调制后的探测脉冲准直，准直后的探测脉冲透射至非偏振分束器；所述非偏振分束器，用于将所述准直后的探测脉冲分成第一探测子脉冲与第二探测子脉冲，所述第一探测子脉冲入射至第一宽带半波片，所述第二探测子脉冲入射至第二宽带半波片；所述第一宽带半波片，用于调整所述第一探测子脉冲的偏振态，已调整偏振态的第一探测子脉冲入射至第一偏振分束器；所述第一偏振分束器，用于对所述已调整偏振态的第一探测子脉冲进行偏振灵敏分束，已偏振分束的第一探测子脉冲入射至第一平衡探测器；所述第一平衡探测器，用于对接收的所述已偏振分束的第一探测子脉冲进行偏振灵敏测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐世祥，林庆刚，郑水钦，李玲，蔡懿，曾选科，刘俊敏，陈振宽，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44