【技术实现步骤摘要】
一种基于频率转换的太赫兹波单光子探测与成像系统
本专利技术涉及一种基于频率转换的太赫兹波单光子探测与成像系统，属于太赫兹波光电子
技术介绍
太赫兹波是一种频率单位为THz的电磁波。太赫兹波的定义相对较为广泛，广义上来说，0.01THz至100THz都可以称为太赫兹波。太赫兹波的频率在0.1THz以下可以用电子学的方法来测量；在30THz(10微米)以上可以使用远红外探测器直接测量；而0.1-30THz波段范围的太赫兹波，相对来说探测技术仍未成熟。目前0.1-30THz波段范围的太赫兹波，可使用的探测方式很多，有热探测、超导探测、光整流探测、量子级联激光器(QCL)探测、频率变换探测等。热探测方式探测太赫兹波频谱范围最广，但灵敏度和工作温度密切相关，因此需要极低温制冷，而且响应速度慢，灵敏度也有限。QCL探测也需要低温来达到高灵敏度，而且可探测频谱范围极窄。光整流探测则需要昂贵的飞秒激光作为光源。其中，只有基于超导的探测方式才能够达到单光子探测能力，如基于超导的量子电容探测、量子干涉探测、约瑟夫逊结探测等。超...
【技术保护点】
1.一种基于频率转换的太赫兹波单光子探测与成像系统，其特征在于，包括激光光源、波长转换器件A、波长转换器件B、非线性太赫兹变换器件A、非线性太赫兹变换器件B、样品以及单光子探测或成像器件；/n激光光源作为整个系统的能量供应，对于成像应用激光脉冲频率不低于25Hz，用来产生具有相干特性的太赫兹波及频率变换用激光，激光光源通过波长转换器件A产生两个新的波长的激光，并在非线性太赫兹变换器件A内产生具有相干特性的太赫兹波，该太赫兹波在样品散射、吸收、空间传输损耗因素作用下信号能量衰减至单光子量级，即太赫兹波单光子信号，激光光源通过波长转换器件B产生一个单一波长的近红外激光，并与太赫...
【技术特征摘要】
1.一种基于频率转换的太赫兹波单光子探测与成像系统，其特征在于，包括激光光源、波长转换器件A、波长转换器件B、非线性太赫兹变换器件A、非线性太赫兹变换器件B、样品以及单光子探测或成像器件；
激光光源作为整个系统的能量供应，对于成像应用激光脉冲频率不低于25Hz，用来产生具有相干特性的太赫兹波及频率变换用激光，激光光源通过波长转换器件A产生两个新的波长的激光，并在非线性太赫兹变换器件A内产生具有相干特性的太赫兹波，该太赫兹波在样品散射、吸收、空间传输损耗因素作用下信号能量衰减至单光子量级，即太赫兹波单光子信号，激光光源通过波长转换器件B产生一个单一波长的近红外激光，并与太赫兹波单光子信号在非线性太赫兹变换器件B内产生频率上转换信号，频率上转换信号在单光子探测或成像器件内被转换为电子信号，实现太赫兹波的单光子探测和成像。
2.根据权利要求1所述的基于频率转换的太赫兹波单光子探测与成像系统，其特征在于，所述单光子探测或成像器件具有单光子探测能力，包括但不限于Si基单光子探测器、InGaAs基单光子探测器、Si基单光子探测器阵列、InGaAs基单光子探测器阵列、电子倍增电荷耦合器件和增强电荷耦合器件。
3.根据权利要求1所述的基于频率转换的太赫兹波单光子探测与成像系统，其特征在于，所述激光光源包括但不限于单一波长激光器、双波长激光器。
4.根据权利要求1所述的基于频率转换的太赫兹波单光子探测与成像系统，其特征在于，所述波长转换器件A和波长转换器件B的光学非线性频率变换方式包括但不限于光学参量变换、差频、和频和拉曼变换。
5.根据权利要求1所述的基于频率转换的太赫兹波单光子探测与成像系统，其特征在于，激光光源采用1.34微米波长的纳秒脉冲的Nd:YVO4激光器，波长转换器件A采用内腔拉曼变换方式将激光光源的波长转换为1.52微米，拉曼变换晶体采用不掺杂的YVO4，非线性太赫兹变换器件A的光学非线性频率变换方式采用单程差频的方式，非线性太赫兹变换器件A中的非线性晶体采用DAST晶体，样品为写有文字的纸片样品，非线性太赫兹变换器件B中的非线性晶体也采用DAST晶体，单光子探测或成像器件采用32×32InGaAs单光子探测器阵列。
6.根据权利要求1所述的基于频率转换的太赫兹波单光子探测与成像系统，其特征在于，激光光源采用532nm固体激光器，波长转换器件A采用双...
【专利技术属性】
技术研发人员：范书振，尹晓琴，李永富，刘兆军，赵显，方家熊，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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