太赫兹涡旋光束产生装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了太赫兹涡旋光束产生装置及方法，应用于光学技术领域，该装置包括：脉冲展宽单元、涡旋光束产生单元、偏振延时单元以及太赫兹光束产生单元。脉冲展宽单元，设置在涡旋光束产生单元的前端，用于将来自光源的超短脉冲展宽为啁啾脉冲。涡旋光束产生单元，还设置在偏振延时单元的前端，用于将接收的啁啾脉冲调整为两束涡旋线偏振光束，两束涡旋线偏振光束的偏振方向正交。偏振延迟单元，还设置在太赫兹光束产生单元的前端，用于令接收的两束涡旋线偏振光束产生相对时间延迟。太赫兹光束产生单元，用于根据接收的产生相对时间延迟的两束涡旋线偏振光束产生太赫兹涡旋光束。本发明专利技术公开的装置可降低太赫兹涡旋光束的产生难度和成本。

【技术实现步骤摘要】
太赫兹涡旋光束产生装置及方法
本专利技术涉及光学
，尤其涉及一种太赫兹涡旋光束产生装置及方法。
技术介绍
随着科学技术的高速发展，太赫兹波作为一种频率范围位于0.1-10THz(单位：太赫兹)，且具有安全性、高穿透性以及频带范围大等优点的电磁波，被广泛的应用在医学成像、安全检查及光学通信等领域。然而，太赫兹波衍射效应较为严重，因此利用太赫兹波成像的对比度较低。目前，因此通常使太赫兹波具有涡旋相位，以提高成像的对比度。太赫兹涡旋光束的产生装置主要利用太赫兹波段的涡旋相位、叉型光栅、零度涡旋半波片等调整器件直接对太赫兹波进行调制，使其变为太赫兹光束。然而，上述所说的调整器件需要对太赫兹波有较小的吸收，因此对调整器件的材料有较高的要求，进而提高了太赫兹涡旋光束的产生难度和成本。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种太赫兹涡旋光束产生装置及方法，可降低太赫兹涡旋光束的产生难度和成本。本专利技术实施例第一方面提供了一种太赫兹涡旋光束产生装置，所述太赫兹涡旋光束产生装置包括：脉冲展宽单元、涡旋光束产生单元、偏振延时单元以及太赫兹光束产生单元；所述脉冲展宽单元，设置在所述涡旋光束产生单元的前端，用于将来自光源的超短脉冲展宽为啁啾脉冲，并透射给所述涡旋光束产生单元；所述涡旋光束产生单元，还设置在所述偏振延时单元的前端，用于将接收的所述啁啾脉冲调整为两束涡旋线偏振光束，并透射给所述偏振延时单元，两束所述涡旋线偏振光束的偏振方向正交；所述偏振延迟单元，还设置在所述太赫兹光束产生单元的前端，用于令接收的两束所述涡旋线偏振光束产生相对时间延迟，并透射给所述太赫兹光束产生单元；所述太赫兹光束产生单元，用于根据接收的所述产生相对时间延迟的两束涡旋线偏振光束产生太赫兹涡旋光束。本专利技术实施例第二方面提供了一种太赫兹涡旋光束产生方法，所述方法包括：控制脉冲展宽单元将来自光源的超短脉冲展宽为啁啾脉冲，并透射给涡旋光束产生单元；控制所述涡旋光束产生单元将接收的所述啁啾脉冲调整为两束涡旋线偏振光束，并透射给所述偏振延时单元，两束所述涡旋线偏振光束的偏振方向正交；控制偏振延迟单元令接收的两束所述涡旋线偏振光束产生相对时间延迟，并透射给所述太赫兹光束产生单元；控制太赫兹光束产生单元根据接收的所述产生相对时间延迟的两束涡旋线偏振光束产生太赫兹涡旋光束。从上述实施例可知，通过利用啁啾脉冲调整得到涡旋线偏振光束，因此存在相对时间延迟的涡旋线偏振光束为不同频率的两束涡旋线偏振光束，随后通过太赫兹光束产生单元根据光学差频效应产生太赫兹涡旋光束，而不是直接对太赫兹波进行调制来得到太赫兹涡旋光束，因此降低了对于涡旋光调制器件的要求，进而降低了太赫兹涡旋光束的产生难度和成本。附图说明图1是本专利技术提供的第一实施例中的太赫兹涡旋光束产生装置的结构示意图；图2是本专利技术提供的第二实施例中的太赫兹涡旋光束产生装置的结构示意图；图3是本专利技术提供的第二实施例中的太赫兹涡旋光束产生装置的连接示意图；图4是本专利技术提供的第三实施例中的太赫兹涡旋光束产生方法的实现流程示意图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1，图1是本专利技术提供的第一实施例中的太赫兹涡旋光束产生装置的结构示意图。如图1所示，太赫兹涡旋光束产生装置100包括：脉冲展宽单元101、涡旋光束产生单元102、偏振延时单元103以及太赫兹光束产生单元104。脉冲展宽单元101，设置在涡旋光束产生单元102的前端，用于将来自光源200的超短脉冲展宽为啁啾脉冲，并透射给涡旋光束产生单元102。涡旋光束产生单元102，还设置在偏振延时单元103的前端，用于将接收的啁啾脉冲调整为两束涡旋线偏振光束，并透射给偏振延时单元103，两束涡旋线偏振光束的偏振方向正交。偏振延时单元103，还设置在太赫兹光束产生单元104的前端，用于令接收的两束涡旋线偏振光束产生相对时间延迟，并透射给太赫兹光束产生单元104。太赫兹光束产生单元104，用于根据接收的产生相对时间延迟的两束涡旋线偏振光束产生太赫兹涡旋光束。具体的，超短脉冲指延续时间在飞秒数量级或更短的光脉冲。光源200透射的超短脉冲通过脉冲展宽单元101展宽为啁啾脉冲，啁啾脉冲是指瞬时频率随时间而变化的光脉冲。脉冲展宽单元101透射的啁啾脉冲通过涡旋光束产生单元102调整为两束涡旋偏振光束。由于啁啾脉冲的瞬时频率随时间而变化，因此通过偏振延时单元103令两束涡旋线偏振光束产生相对时间延迟，从而获得两束频率不同的涡旋线偏振光束。最后通过太赫兹产生单元基于光学差频效应，根据两束不同频率的涡旋线偏振光束产生太赫兹涡旋光束。在本专利技术实施例中，通过利用啁啾脉冲调整得到涡旋线偏振光束，因此存在相对时间延迟的涡旋线偏振光束为不同频率的两束涡旋线偏振光束，随后通过太赫兹光束产生单元根据光学差频效应产生太赫兹涡旋光束，而不是直接对太赫兹波进行调制来得到太赫兹涡旋光束，因此降低了对于涡旋光调制器件的要求，进而降低了太赫兹涡旋光束的产生难度和成本。参见图2和图3，图2是本专利技术提供的第二实施例中的太赫兹涡旋光束产生装置的结构示意图，图3是本专利技术提供的第二实施例中的太赫兹涡旋光束产生装置的连接示意图。如图2和图3所示，与图1所示的太赫兹涡旋光束产生装置不同的是，于本专利技术实施例中：进一步地，涡旋光束产生单元102包括：偏振器1021、零级涡旋半波片1022和四分之一波片1023。脉冲展宽单元101设置在偏振器1021的前端，零级涡旋半波片1022设置在偏振器1021的后端。偏振器1021，用于将接收的啁啾脉冲调整为线偏振啁啾脉冲，并透射给零级涡旋半波片1022。其中，线偏振啁啾光束的偏振方向可为水平偏振。零级涡旋半波片1022，还设置在四分之一波片1023的前端，用于将接收的线偏振啁啾脉冲调整为两束涡旋圆偏振光束，并透射给四分之一波片1023，两束涡旋圆偏振光束的传播方向一致、拓扑荷值大小相同，拓扑荷值的符号相反。其中，零级涡旋半波片1022是一种光轴角向分布的半波片。两束涡旋圆偏振光束的偏振方向不同，一束为左旋偏振，另一束为右旋偏振。四分之一波片1023，还设置在偏振延时单元103的前端，四分之一波片1023的快轴与水平方向呈45度或-45度，用于将接收的两束涡旋圆偏振光束调整为两束涡旋线偏振光束，并透射给偏振延时单元103，两束涡旋线偏振光束的偏振方向正交。其中，四分之一波片1023中传播速度快的光矢量方向为快轴，快轴的方向与水平方向呈45度或-45度，与最后得到的太赫兹涡旋光束的拓扑荷的正负号相关。进一步地，太赫兹光束产生单元104包括聚焦单元1041和太赫兹产生晶体1042。偏振延时单元103设置在聚焦单元1041的前端，太赫兹产生晶体1042设置在聚焦单元1041的后端。聚焦单元1041，用于将产生相对时间延迟的两束涡旋线偏振光束聚焦到太赫兹产生晶体1042中。太赫兹产生晶体1042，用于受激产生太赫兹涡旋光束。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太赫兹涡旋光束产生装置，其特征在于，所述太赫兹涡旋光束产生装置包括：脉冲展宽单元、涡旋光束产生单元、偏振延时单元以及太赫兹光束产生单元；所述脉冲展宽单元，设置在所述涡旋光束产生单元的前端，用于将来自光源的超短脉冲展宽为啁啾脉冲，并透射给所述涡旋光束产生单元；所述涡旋光束产生单元，还设置在所述偏振延时单元的前端，用于将接收的所述啁啾脉冲调整为两束涡旋线偏振光束，并透射给所述偏振延时单元，两束所述涡旋线偏振光束的偏振方向正交；所述偏振延迟单元，还设置在所述太赫兹光束产生单元的前端，用于令接收的两束所述涡旋线偏振光束产生相对时间延迟，并透射给所述太赫兹光束产生单元；所述太赫兹光束产生单元，用于根据接收的所述产生相对时间延迟的两束涡旋线偏振光束产生太赫兹涡旋光束。

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹涡旋光束产生装置，其特征在于，所述太赫兹涡旋光束产生装置包括：脉冲展宽单元、涡旋光束产生单元、偏振延时单元以及太赫兹光束产生单元；所述脉冲展宽单元，设置在所述涡旋光束产生单元的前端，用于将来自光源的超短脉冲展宽为啁啾脉冲，并透射给所述涡旋光束产生单元；所述涡旋光束产生单元，还设置在所述偏振延时单元的前端，用于将接收的所述啁啾脉冲调整为两束涡旋线偏振光束，并透射给所述偏振延时单元，两束所述涡旋线偏振光束的偏振方向正交；所述偏振延迟单元，还设置在所述太赫兹光束产生单元的前端，用于令接收的两束所述涡旋线偏振光束产生相对时间延迟，并透射给所述太赫兹光束产生单元；所述太赫兹光束产生单元，用于根据接收的所述产生相对时间延迟的两束涡旋线偏振光束产生太赫兹涡旋光束。2.如权利要求1所述的太赫兹涡旋光束产生装置，其特征在于，所述涡旋光束产生单元包括：偏振器、零级涡旋半波片和四分之一波片；所述脉冲展宽单元设置在所述偏振器的前端，所述零级涡旋半波片设置在所述偏振器的后端；所述偏振器，用于将接收的所述啁啾脉冲调整为线偏振啁啾脉冲，并透射给所述零级涡旋半波片；所述零级涡旋半波片，还设置在所述四分之一波片的前端，用于将接收的所述线偏振啁啾脉冲调整为两束涡旋圆偏振光束，并透射给所述四分之一波片，两束所述涡旋圆偏振光束的传播方向一致、拓扑荷值大小相同，拓扑荷值的符号相反；所述四分之一波片，还设置在所述偏振延时单元的前端，所述四分之一波片的快轴与水平方向呈45度或-45度，用于将接收的两束所述涡旋圆偏振光束调整为两束涡旋线偏振光束，并透射给所述偏振延时单元，两束所述涡旋线偏振光束的偏振方向正交。3.如权利要求1所述的太赫兹涡旋光束产生单元，其特征在于，所述太赫兹光束产生单元包括聚焦单元和太赫兹产生晶体；所述偏振延时单元设置在所述聚焦单元的前端，所述太赫兹产生晶体设置在所述聚焦单元的后端；所述聚焦单元，用于将所述产生相对时间延迟的两束涡旋线偏振光束聚焦到所述太赫兹产生晶体；所述太赫兹产生晶体，用于受激产生太赫兹涡旋光束。4.如权利要求3所述的太赫兹光束产生装置，其特征在于，所述太赫兹产生晶体为闪锌矿晶体，则，所述聚焦单元，还用于将所述产生相对时间延迟的两束涡旋线偏振光束聚焦到闪锌矿晶体的110晶面中。5.如权利要求1所述的太赫兹涡旋光束产生装置，其特征在于，所述偏振延时单元包括两块楔片，...

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