一种太赫兹光束优化的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种太赫兹光束优化的装置，包括调节焦距的变焦组合；扩束准直镜，设于所述变焦组合的光路后方；傅里叶变换透镜，设于所述扩束准直镜的光路后方；光阑孔，设于所述傅里叶变换透镜的光路后方；傅里叶逆变换透镜，设于所述光阑孔的光路后方。本发明专利技术根据太赫兹激光波长与光阑孔尺寸相近的特点，充分考虑到衍射作用对太赫兹光束质量的影响，通过距离可调的透镜和大小可调的光阑实现准直扩束和空间滤波得到高质量的光束，光斑形状规则，且可以通过调节本发明专利技术装置，控制出射光斑的大小，可实现太赫兹波段内多频点的太赫兹光束优化，为太赫兹重大工程的顺利开展和太赫兹器件及设备的研制提供有力保障。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉太赫兹波
，特别是涉及一种太赫兹光束优化的装置。
技术介绍
由于太赫兹科学技术是一个新兴的研究领域，相关的理论与技术还在不断发展中。尽管国内外研究机构已开展了相应研究，也取得了一些成果，但如何优化太赫兹光的光束质量仍是一个难题，也是太赫兹技术不能广泛应用的一个重要原因。在太赫兹的各种应用领域中，太赫兹光束质量是非常重要的。譬如在太赫兹源功率测量时，目前，利用辐射计对太赫兹光功率进行精确测量是精度很高的测量方法，而利用辐射计精确测量光功率，需要太赫兹光具有高质量的光束；在利用太赫兹源测量太赫兹探测器绝对光谱响应率等参数时，需要太赫兹光的光束质量较高，才能满足对太赫兹探测器的高精度校准。目前为了得到高质量光束的太赫兹光，通常采用光阑调节太赫兹光束。利用光阑调节激光光束质量通常是可见光、红外光等波长远远小于光阑尺寸的激光的使用方法。当波长远远小于光阑孔的直径时，可以忽略激光的衍射作用，认为光束的出射大小和光阑的尺寸是相同的，这样就达到了进行光束质量的优化的目的。由于太赫兹光的波长为毫米量级，与物体的尺寸可以相比，所以太赫兹光空间传播过程中很容易产生衍射，得到的太赫兹光束质量很差，很多太赫兹源发出的太赫兹光束质量不是很高，如光斑形状不规则、光斑不均匀等。太赫兹光束质量不仅影响太赫兹源参数的溯源，而且对太赫兹探测器的绝对光谱响应等参数的精确测量也会带来影响。因此，如何得到高质量光束的太赫兹光会制约太赫兹技术的应用和发展，对太赫兹光进行光束优化是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术提出一种太赫兹光束优化装置，通过距离可调的透镜和大小可调的光阑实现准直扩束和空间滤波得到高质量的光束。为解决上述问题，本专利技术提出了一种太赫兹光束优化的装置，技术方案是：一种太赫兹光束优化的装置，其特征在于，包括：调节焦距的变焦组合；扩束准直镜，设于所述变焦组合的光路后方，将散射光束以平行光的形式照射出去；傅里叶变换透镜，设于所述扩束准直镜的光路后方；光阑孔，设于所述傅里叶变换透镜的光路后方；傅里叶逆变换透镜，设于所述光阑孔的光路后方；所有透镜都是选用适于太赫兹光透射的TPX材料。优选地，所述变焦组合包括一个小尺寸的凸透镜和一个小尺寸的凹透镜，所述凹透镜设于所述凸透镜的光路后方。优选地，所述变焦组合放置在前后都有开口的暗室中。优选地，所述扩束准直镜、傅里叶变换透镜、傅里叶逆变换透镜均为凸透镜。优选地，所述变焦组合的焦点与扩束准直镜焦点重合。优选地，所述傅里叶变换透镜与傅里叶逆变换透镜焦点重合于光阑孔中心处。本专利技术的原理在于：由于太赫兹光的波长是毫米级的，与光阑尺寸相近，当太赫兹激光光束通过光阑孔后，太赫兹光的衍射作用将非常明显，太赫兹激光经过光阑孔后，将会由于衍射作用，光束形状变的很不规则。本专利技术通过调节各透镜之间的焦距尺寸和光阑尺寸比例关系，可以通过调节各项参数，滤除掉因衍射产生的杂散光，得到质量最优的太赫兹光束。本专利技术与现有技术方案相比具有以下有益效果和优点：(1)本专利技术经过优化的太赫兹光束波长在太赫兹源中心波长周围，并且优化后的光束能量可以通过调节光阑孔大小来调节，因此采用本专利技术装置在进行太赫兹源的溯源或者测量太赫兹探测器参数时，可以提高测量精度；(2)本专利技术考虑到太赫兹光较强的衍射效应，优化的太赫兹光束主要是稳定的中心波长部分，已经滤除掉因衍射产生的杂散光，光束质量更加稳定可靠；(3)本专利技术中优化后的光束尺寸、光束能量可以通过调节太赫兹光束优化装置中的各项结构参数来调节，能满足不同需要的应用。附图说明图1为太赫兹光束优化装置结构示意图。图中，1、变焦组合；2、扩束准直镜；3、傅里叶变换透镜；4、光阑孔；5、傅里叶逆变换透镜；6、小尺寸凸透镜；7、小尺寸凹透镜。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述：如图1所示，太赫兹光束优化装置包括调节焦距的变焦组合1、扩束准直镜2、傅里叶变换透镜3、光阑孔4、傅里叶逆变换透镜5。其中，透镜的材料都是选用对太赫兹光透射性良好的TPX材料制成。小尺寸凸透镜6和小尺寸凹透镜7组成了一个变焦组合1。假设小尺寸凸透镜6的焦距为f1，小尺寸凹透镜7的焦距为f2，它们之间的间隔距离为d1，则它们的组合焦距为：f1,2=f1f2f1+f2-d1---(1)]]>因为太赫兹光的波长尺寸可以与小尺寸透镜大小相比，所以，将变焦组合1放置在一个前后都有开口的暗室中，以保证太赫兹光的衍射光不会影响后面光路的处理。变焦组合1的焦点位置与扩束准直镜2焦点重合，光束经过扩束准直镜2后，成为平行光。假设扩束准直镜2的焦距为f3，其扩束比M为：M=f3f1,2---(2)]]>傅里叶变换透镜3对光束进行傅里叶变换，距离太赫兹源中心波长越远的光的位置距离焦斑中心越远，位于焦斑处的针孔就能够拦截掉远离中心波长的部分，光束经过傅里叶逆变换透镜5进行傅里叶逆变换就实现滤波。滤除太赫兹光傅里叶频谱中的远离中心波长部分和隔离杂散光，有效地改善太赫兹光的光束质量。另外，通过合理搭配傅里叶变换透镜3、傅里叶逆变换透镜5的焦距，太赫兹光束优化装置还可以起到改变太赫兹光的光束直径的作用。聚焦之后高斯光束的束腰半径为：a=λπRf4---(3)]]>其中，a为透镜聚焦之后的光束束腰半径，λ为太赫兹光的波长，R为透镜聚焦之前的光束束腰半径，f4为傅里叶变换透镜焦距。因为太赫兹光在空气中衰减比较大，所选傅里叶变换透镜3焦距f4尽量小，可以根据(3)式计算出傅里叶变换透镜3聚焦后的高斯光束束腰半径的大小。在计算出聚焦之后的光束束腰半径之后，就可以计算出所需要的光阑孔4的直径大小。为了起到滤除与太赫兹光中心波长相差很大的光和杂散光的作用，太赫兹光束优化装置的光阑孔4直径既不能太大；同时光阑孔4直径又不能太小，会对太赫兹光功率产生太大的损耗。束腰半径为a的高斯光束透过光阑孔4后，光功率的透过率公式为：η=PP0=exp(-2r2a2)---(4)]]>其中，η为光功率的透过率，P为透过光阑孔4之后的光功率，P0为光阑孔4之前的光功率，r为光阑孔4的半径。为了保证滤除杂散光，一般只让中心波长和附近的太赫兹光功率通过光阑孔4，这样可以根据(4)式计算出所需光阑孔4的大小r。为了使调节光路简单，一般适当增大光阑孔4的直径，采用光阑孔4直径为(4)式计算值的2倍左右。太赫兹光经过太赫兹逆变换透镜5后，高斯光束的束腰半径R’与入射到傅里叶变换透镜3的高斯光束的束腰半径R满足关系：R′R=f5f4---(5)]]>其中，f5为傅里叶逆变换透镜5的焦距。至此，可以根据实验具体条件，计算出太赫兹光束优化装置的透镜、光阑孔等的各项结构参数。根据以上介绍，需要优化的太赫兹光经过变焦组合1与扩束准直镜2可以得到扩束准直的太赫兹光束，其中变焦组合1的作用是通过两个透镜间距离变化使透镜组合1的焦点与扩束准直镜2的焦点重合，扩束准直后的太赫兹光束通过傅里叶变换透镜3做傅里叶变换，中心波长的太赫兹光在焦点处集中，与中心波长越远的太赫兹光离焦点位置越远，通过光阑滤掉，通过光阑孔4的太赫兹光经过傅里叶逆变换透镜5得到形状规则、均匀性好并且单色性好的高质量光束。其中，傅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太赫兹光束优化的装置，其特征在于：包括调节焦距的变焦组合(1)；扩束准直镜(2)，设于所述变焦组合(1)的光路后方；傅里叶变换透镜(3)，设于所述扩束准直镜(2)的光路后方；光阑孔(4)，设于所述傅里叶变换透镜(3)的光路后方；傅里叶逆变换透镜(5)，设于所述光阑孔(4)的光路后方；透镜材料均选用适于太赫兹光透射的TPX材料。

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹光束优化的装置，其特征在于：包括调节焦距的变焦组合(1)；扩束准直镜(2)，设于所述变焦组合(1)的光路后方；傅里叶变换透镜(3)，设于所述扩束准直镜(2)的光路后方；光阑孔(4)，设于所述傅里叶变换透镜(3)的光路后方；傅里叶逆变换透镜(5)，设于所述光阑孔(4)的光路后方；透镜材料均选用适于太赫兹光透射的TPX材料。2.根据权利要求1所述的一种太赫兹光束优化的装置，其特征在于：所述变焦组合(1)包括一个小尺寸凸透镜(6)和一个小尺寸凹透镜(7)，所述小尺寸凹透镜(7)设于所述小尺寸凸透镜(6)...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜斌，吴斌，李国超，杨延召，张鹏，王恒飞，应承平，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37