一种太赫兹多脉冲瞬态时域光谱仪制造技术

本实用新型专利技术提供的一种太赫兹多脉冲瞬态时域光谱仪，针对现有技术的时域光谱仪不能实现对太赫兹探测脉冲进行连续多次的瞬态测量的技术问题，本实用新型专利技术的光谱仪，飞秒激光产生模块产生的飞秒激光传输至分光延迟模块，产生第一飞秒脉冲序列和第二飞秒脉冲序列，第一飞秒脉冲序列经倾斜前沿脉冲序列产生模块处理后产生倾斜前沿脉冲序列，第二飞秒脉冲序列经太赫兹脉冲序列产生模块处理后产生太赫兹脉冲序列。倾斜前沿脉冲在脉冲调制模块内被太赫兹脉冲序列调制后传输至光谱获取模块，由光谱获取模块获取调制后的倾斜前沿脉冲所携带的太赫兹脉冲序列的波形信息，即可实现太赫兹多脉冲瞬态时域光谱的测量。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及激光系统领域，具体而言，涉及一种太赫兹多脉冲瞬态时域光谱仪。
技术介绍
近年来，太赫兹时域光谱技术发展迅速，利用太赫兹时域光谱技术对材料超快动力学的研究取得了丰富的成果。传统的太赫兹时域光谱技术适合于可重复的(可逆的)材料超快动力学过程的研究，但对于单次的不可逆的材料超快动力学行为就无能为力了。原因在于传统的太赫兹时域光谱系统大多基于电光效应对太赫兹脉冲的时域电场信号进行探测，为了提高信噪比，一般在测量中会使用锁相放大器，并使用多次测量取平均的方法，对可逆的超快过程逐点多次测量，以获取完整的材料超快动力学过程的信息。近年来太赫兹脉冲单次测量的方法又有了一定发展，可以实现对单个太赫兹脉冲进行时域信号的单次测量。但是这种方法也只能实现对单个太赫兹脉冲的测量，无法实现对包含多个太赫兹子脉冲的太赫兹脉冲序列进行高速的单次测量。在材料不可逆的(即单次过程)超快动态过程的太赫兹光谱研究中，对太赫兹探测脉冲进行连续多次的瞬态测量是目前行业需要解决的问题。
技术实现思路
本技术提供一种太赫兹多脉冲瞬态时域光谱仪，旨在改善上述问题。本技术提供的一种太赫兹多脉冲瞬态时域光谱仪，包括飞秒激光产生模块、分光延迟模块、倾斜前沿脉冲序列产生模块、太赫兹脉冲序列产生模块、脉冲调制模块和光谱获取模块。所述飞秒激光产生模块产生的飞秒激光传输至所述分光延迟模块，经由所述分光延迟模块产生第一飞秒脉冲序列和第二飞秒脉冲序列，所述第一飞秒脉冲序列经所述倾斜前沿脉冲序列产生模块处理后产生倾斜前沿脉冲序列，所述第二飞秒脉冲序列经所述太赫兹脉冲序列产生模块处理后产生太赫兹脉冲序列。所述倾斜前沿脉冲序列和所述太赫兹脉冲序列均传输至所述脉冲调制模块，所述倾斜前沿脉冲序列在所述脉冲调制模块内被所述太赫兹脉冲序列调制后传输至所述光谱获取模块，由所述光谱获取模块获取调制后的所述倾斜前沿脉冲序列所携带的太赫兹脉冲序列的波形信息。优选地，所述分光延迟模块包括终端分光片和N级分光装置，每个所述分光装置包括分光器件和光路调节器件，其中，N为大于1的正整数；所述N级分光装置中的第M级分光装置的分光器件用于将输入该分光器件的入射光分成第一传输方向的第一出射光和第二传输方向的第二出射光，所述光路调节器件用于将第二传输方向的第二出射光调节成第一传输方向的第三出射光，其中，M为正整数，M大于等于1且小于等于N，M等于1时，所述第M级分光装置的入射光为所述飞秒激光，M大于等于
2且小于等于N时，所述第M级分光装置的入射光为前一级分光装置的第一出射光和第三出射光；所述终端分光片用于将第M级分光装置的沿所述第一传输方向的第一出射光和第三出射光分成沿第一传输方向的所述第一飞秒脉冲序列和沿所述第二传输方向的所述第二飞秒脉冲序列。优选地，所述分光器件为分光片，所述光路调节器件为反射镜。优选地，所述倾斜前沿脉冲序列产生模块包括第一光栅，所述第一飞秒脉冲序列以预设入射角度入射到所述第一光栅上，经由所述第一光栅衍射后形成所述倾斜前沿脉冲序列。优选地，所述倾斜前沿脉冲序列产生模块还包括第一起偏器和第二透镜；所述倾斜前沿脉冲序列经由所述第一起偏器过滤后传输至所述第二透镜，经由所述第二透镜汇聚后传输至所述脉冲调制模块。优选地，所述太赫兹脉冲序列产生模块包括第一透镜和非线性晶体；所述第二飞秒脉冲序列经由所述第一透镜汇聚后传输到所述非线性晶体，在所述非线性晶体上产生多个太赫兹子脉冲，多个所述太赫兹子脉冲形成所述太赫兹脉冲序列。优选地，所述太赫兹脉冲序列产生模块还包括第一抛物面反射镜和第二抛物面反射镜。所述太赫兹脉冲序列经由所述第一抛物面反射镜后准直到所述第二抛物面反射镜，经由所述第二抛物面反射镜汇聚后入射到所述
脉冲调制模块。优选地，所述太赫兹脉冲序列产生模块还包括聚乙烯薄片，所述聚乙烯薄片用于将所述非线性晶体产生的所述太赫兹脉冲序列进行滤波处理后传输至所述第一抛物面反射镜。优选地，所述光谱获取模块包括第三透镜和图像传感器，所述第三透镜用于将经所述脉冲调制模块调制后的所述倾斜前沿脉冲序列汇聚到所述图像传感器，所述图像传感器用于获得所述倾斜前沿脉冲序列所携带的所述太赫兹脉冲系列的波形信息。优选地，所述光谱获取模块还包括第二检偏器，所述第二检偏器用于将所述太赫兹脉冲序列调制后的所述倾斜前沿脉冲序列的偏振分量传输至所述第三透镜。上述本技术提供的一种太赫兹多脉冲瞬态时域光谱仪，针对现有技术的时域光谱仪不能实现对太赫兹探测脉冲进行连续多次的瞬态测量的技术问题，本技术实施例提供的太赫兹多脉冲瞬态时域光谱仪，飞秒激光产生模块产生的飞秒激光传输至所述分光延迟模块，经由所述分光延迟模块产生第一飞秒脉冲序列和第二飞秒脉冲序列，所述第一飞秒脉冲序列经所述倾斜前沿脉冲序列产生模块处理后产生倾斜前沿脉冲序列，所述第二飞秒脉冲序列经所述太赫兹脉冲序列产生模块处理后产生太赫兹脉冲序列。所述倾斜前沿脉冲序列和所述太赫兹脉冲序列均传输至所述脉冲调制模块，所述倾斜前沿脉冲在所述脉冲调制模块内被所述太赫兹脉冲序列调制后传输至所述光谱获取模块，由所述光谱获取模块获取调制后的所述倾斜前沿脉冲所携带的太赫兹脉冲序列的波形信息，即可实现太赫兹多脉冲瞬态时域光谱的测量。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本技术较佳实施例提供的太赫兹多脉冲瞬态时域光谱仪的模块框图；图2是本技术较佳实施例提供的太赫兹多脉冲瞬态时域光谱仪的分光延迟模块的结构示意图；图3是本技术较佳实施例提供的太赫兹多脉冲瞬态时域光谱仪的倾斜前沿脉冲序列产生模块和太赫兹脉冲序列产生模块的结构示意图；图4是本技术较佳实施例提供的太赫兹多脉冲瞬态时域光谱仪的光谱获取模块的结构示意图；图5为本技术较佳实施例提供的太赫兹多脉冲瞬态时域光谱仪的倾斜前沿脉冲序列探测太赫兹脉冲序列的示意图。附图标记汇总：太赫兹多脉冲瞬态时域光谱仪100；飞秒激光产生模块110；分光延迟模块120；第一级分光装置122；第二级分光装置124；终端分光片126；分光器件123；光路调节器件125；倾斜前沿脉冲序列产生模块130；第一光栅132；第一起偏器134；第二透镜136；太赫兹脉冲序列产生模块140；第一透镜142；非线性晶体144；聚乙烯薄片146；第一抛物面反射镜147；第二抛物面反射镜148；脉冲调制模块150；光谱获取模块160；第二检偏器162；第三透镜164；图像传感器166。具体实施方式本领域技术人员长期以来一直在寻求一种改善该问题的工具或方法。鉴于此，本技术的设计者通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新，得出本方案所示的太赫兹多脉冲瞬态时域光谱仪。为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太赫兹多脉冲瞬态时域光谱仪，其特征在于，包括飞秒激光产生模块、分光延迟模块、倾斜前沿脉冲序列产生模块、太赫兹脉冲序列产生模块、脉冲调制模块和光谱获取模块；所述飞秒激光产生模块产生的飞秒激光传输至所述分光延迟模块，经由所述分光延迟模块产生第一飞秒脉冲序列和第二飞秒脉冲序列，所述第一飞秒脉冲序列经所述倾斜前沿脉冲序列产生模块处理后产生倾斜前沿脉冲序列，所述第二飞秒脉冲序列经所述太赫兹脉冲序列产生模块处理后产生太赫兹脉冲序列；所述倾斜前沿脉冲序列和所述太赫兹脉冲序列均传输至所述脉冲调制模块，所述倾斜前沿脉冲序列在所述脉冲调制模块内被所述太赫兹脉冲序列调制后传输至所述光谱获取模块，由所述光谱获取模块获取调制后的所述倾斜前沿脉冲序列所携带的太赫兹脉冲序列的波形信息。

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹多脉冲瞬态时域光谱仪，其特征在于，包括飞秒激光产生模块、分光延迟模块、倾斜前沿脉冲序列产生模块、太赫兹脉冲序列产生模块、脉冲调制模块和光谱获取模块；所述飞秒激光产生模块产生的飞秒激光传输至所述分光延迟模块，经由所述分光延迟模块产生第一飞秒脉冲序列和第二飞秒脉冲序列，所述第一飞秒脉冲序列经所述倾斜前沿脉冲序列产生模块处理后产生倾斜前沿脉冲序列，所述第二飞秒脉冲序列经所述太赫兹脉冲序列产生模块处理后产生太赫兹脉冲序列；所述倾斜前沿脉冲序列和所述太赫兹脉冲序列均传输至所述脉冲调制模块，所述倾斜前沿脉冲序列在所述脉冲调制模块内被所述太赫兹脉冲序列调制后传输至所述光谱获取模块，由所述光谱获取模块获取调制后的所述倾斜前沿脉冲序列所携带的太赫兹脉冲序列的波形信息。2.根据权利要求1所述的太赫兹多脉冲瞬态时域光谱仪，其特征在于，所述分光延迟模块包括终端分光片和N级分光装置，每个所述分光装置包括分光器件和光路调节器件，其中，N为大于1的正整数；所述N级分光装置中的第M级分光装置的分光器件用于将输入该分光器件的入射光分成第一传输方向的第一出射光和第二传输方向的第二出射光，所述光路调节器件用于将第二传输方向的第二出射光调节成第一传输方向的第三出射光，其中，M为正整数，M大于等于1且小于等于N，M等于1时，所述第M级分光装置的入射光为所述飞秒激光，M大于等于2且小于等于N时，所述第M级分光装置的入射光为前一级分光装置的第
\t一出射光和第三出射光；所述终端分光片用于将第M级分光装置的沿所述第一传输方向的第一出射光和第三出射光分成沿第一传输方向的所述第一飞秒脉冲序列和沿所述第二传输方向的所述第二飞秒脉冲序列。3.根据权利要求2所述的太赫兹多脉冲瞬态时域光谱仪，其特征在于，所述分光器件为分光片，所述光路调节器件为反射镜组。4.根据权利要求1所述的太赫兹多脉冲瞬态时域光谱仪，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟召辉，朱礼国，钟森城，孟坤，李江，刘乔，杜良辉，周平伟，彭其先，李泽仁，赵剑衡，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：新型
国别省市：四川;51