一种太赫兹脉冲上转换探测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种太赫兹脉冲上转换探测方法及系统，方法包括：获取太赫兹波和斯托克斯光；对所述太赫兹波进行整形，得到整形后的太赫兹波；对所述斯托克斯光进行调节，得到调节后的斯托克斯光；根据所述整形后的太赫兹波和所述调节后的斯托克斯光产生上转换信号；根据所述上转换信号探测太赫兹脉冲。本发明专利技术采用太赫兹参量产生器中产生的斯托克斯光作为太赫兹脉冲上转换探测系统的泵浦光，泵浦脉冲和太赫兹脉冲时域重合度更好，抑制了太赫兹脉冲上转换产生的噪声。

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹脉冲上转换探测方法及系统
本专利技术涉及太赫兹脉冲上转换探测
，特别是涉及一种太赫兹脉冲上转换探测方法及系统。
技术介绍
is-TPG(种子注入式太赫兹参量产生器)是一种高峰值功率、窄线宽、宽带可调谐的太赫兹源，其使用LiNbO3(铌酸锂)晶体能在0.7-3THz频率范围内产生线宽5GHz左右，峰值功率十千瓦级的太赫兹脉冲，并且具有小型化、室温工作、操作简单等优势，是一种非常具有实用化潜力的太赫兹源。根据is-TPG的特点，上转换探测是探测is-TPG产生太赫兹脉冲的最灵敏探测技术。上转换探测过程中，太赫兹能量是被放大的，同时产生的上转换信号单光子能量比太赫兹高上百倍，且频率在探测技术非常成熟的近红外波段，非常易于探测。因此该技术非常适合微弱太赫兹信号的探测。目前应用上转换探测技术已可探测最小至aJ量级的太赫兹能量，动态范围高达90-100dB。但上转换探测系统依然存在以下问题：由泵浦光自发下转换产生的宽带斯托克斯信号难以去除，使上转换系统探测噪声较大；系统响应线性度差，太赫兹脉冲能量90dB左右的变化引起上转换信号能量变化仅为30dB左右，探测的准确度较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种太赫兹脉冲上转换探测方法及系统，以抑制太赫兹脉冲上转换产生的噪声。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种太赫兹脉冲上转换探测系统，包括：太赫兹参量产生器，用于输出太赫兹波和斯托克斯光；太赫兹整形模块，设置在所述太赫兹波的出射路径上，用于对所述太赫兹波进行整形，得到整形后的太赫兹波；斯托克斯光调节模块，设置在所述斯托克斯光的出射路径上，用于对所述斯托克斯光进行调节，得到调节后的斯托克斯光；第一晶体，设置在所述整形后的太赫兹波和所述调节后的斯托克斯光的传播路径上，用于接收所述整形后的太赫兹波和所述调节后的斯托克斯光，并使所述整形后的太赫兹波和所述调节后的斯托克斯光作用产生上转换信号；探测器，设置在所述上转换信号的出射路径上，用于接收所述上转换信号，并根据所述上转换信号探测太赫兹脉冲。可选地，所述太赫兹参量产生器包括：种子光光源，用于发出种子光；泵浦光源，用于发出泵浦光；第二晶体，设置在所述种子光光源和所述泵浦光源的出射路径上，用于接收所述种子光和所述泵浦光，使所述种子光和所述泵浦光发生非线性作用产生太赫兹波和斯托克斯光，并输出所述斯托克斯光；棱镜，设置在所述第二晶体上，用于耦合输出所述太赫兹波。可选地，所述太赫兹参量产生器还包括：设置在所述种子光光源出射路径上的第一反射镜和第二反射镜，以及第一平移台；所述第一反射镜和所述第二反射镜用于反射所述种子光；所述第二反射镜设置在所述第一平移台中，通过移动所述第一平移台，使所述种子光的反射光与所述泵浦光在所述第二晶体表面重合并以预设夹角入射所述第二晶体。可选地，所述种子光的波长调谐范围为1066～1074nm，工作方式为连续，功率为0.5W；所述泵浦光的波长为1064nm，重复频率为100Hz，单脉冲能量为20mJ，脉冲宽度为400ps，光斑形状为高斯型，光斑半高宽2mm。可选地，所述第二晶体为长方体非线性晶体，长8mm，宽4mm，高60mm。可选地，所述太赫兹整形模块包括：依次设置在所述太赫兹波出射路径上的太赫兹柱透镜、第一太赫兹球面透镜、第三反射镜、第四反射镜和第二太赫兹波球面透镜；所述太赫兹柱透镜和所述第一太赫兹球面透镜用于透射所述太赫兹波，得到太赫兹波透射光；所述第三反射镜和所述第四反射镜用于反射所述太赫兹波透射光，得到太赫兹波反射光；所述第二太赫兹波球面透镜用于透射所述太赫兹波反射光，得到整形后的太赫兹波。可选地，所述斯托克斯光调节模块包括：依次设置在所述斯托克斯光出射路径上的第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜和第九反射镜，以及第二平移台；所述第五反射镜、所述第六反射镜、所述第七反射镜、所述第八反射镜和所述第九反射镜用于反射所述斯托克斯光；所述第六反射镜和所述第七反射镜设置在所述第二平移台中，通过移动所述第二平移台，使所述第六反射镜和所述第七反射镜对所述斯托克斯光的反射时间进行调节。可选地，所述第一晶体为梯形非线性晶体，形状为四棱柱，所述四棱柱的截面有一个为等腰梯形。可选地，所述探测器为近红外光谱仪。一种太赫兹脉冲上转换探测方法，包括：获取太赫兹波和斯托克斯光；对所述太赫兹波进行整形，得到整形后的太赫兹波；对所述斯托克斯光进行调节，得到调节后的斯托克斯光；根据所述整形后的太赫兹波和所述调节后的斯托克斯光产生上转换信号；根据所述上转换信号探测太赫兹脉冲。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术公开了一种太赫兹脉冲上转换探测方法及系统，系统包括：太赫兹参量产生器，用于输出太赫兹波和斯托克斯光；太赫兹整形模块，设置在所述太赫兹波的出射路径上，用于对所述太赫兹波进行整形，得到整形后的太赫兹波；斯托克斯光调节模块，设置在所述斯托克斯光的出射路径上，用于对所述斯托克斯光进行调节，得到调节后的斯托克斯光；第一晶体，设置在所述整形后的太赫兹波和所述调节后的斯托克斯光的传播路径上，用于接收所述整形后的太赫兹波和所述调节后的斯托克斯光，并使所述整形后的太赫兹波和所述调节后的斯托克斯光作用产生上转换信号；探测器，设置在所述上转换信号的出射路径上，用于接收所述上转换信号，并根据所述上转换信号探测太赫兹脉冲。本专利技术采用太赫兹参量产生器中产生的斯托克斯光作为太赫兹脉冲上转换探测系统的泵浦光，泵浦脉冲和太赫兹脉冲时域重合度更好，抑制了太赫兹脉冲上转换产生的噪声。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。图1为本专利技术实施例1提供的太赫兹脉冲上转换探测系统的结构图；图2为本专利技术实施例1提供的时域脉冲对比示意图；图2(a)为现有技术中上转换探测系统的时域脉冲示意图；图2(b)为本专利技术中上转换探测系统的时域脉冲示意图；图3为本专利技术实施例1提供的信号传播路径对比示意图；图3(a)为现有技术中信号在晶体中传播路径示意图；图3(b)为本专利技术中信号在第一晶体中传播路径示意图。符号说明：1-泵浦光源，2-种子光光源，3-第一反射镜，4-第二反射镜，5-第一平移台，6-第二晶体，7-棱镜，8-第一光阑，9-第五反射镜，10-第六反射镜，11-第七反射镜，12-第二平移台，13-第八反射镜，14-第九反射镜，15-太赫兹柱透镜，16-第一太赫兹球面透镜，17-第三反射镜，18-第四反射镜，19-第二太赫兹波球面透镜，20-第一晶体，21-第二光阑，22-探测器。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太赫兹脉冲上转换探测系统，其特征在于，包括：/n太赫兹参量产生器，用于输出太赫兹波和斯托克斯光；/n太赫兹整形模块，设置在所述太赫兹波的出射路径上，用于对所述太赫兹波进行整形，得到整形后的太赫兹波；/n斯托克斯光调节模块，设置在所述斯托克斯光的出射路径上，用于对所述斯托克斯光进行调节，得到调节后的斯托克斯光；/n第一晶体，设置在所述整形后的太赫兹波和所述调节后的斯托克斯光的传播路径上，用于接收所述整形后的太赫兹波和所述调节后的斯托克斯光，并使所述整形后的太赫兹波和所述调节后的斯托克斯光作用产生上转换信号；/n探测器，设置在所述上转换信号的出射路径上，用于接收所述上转换信号，并根据所述上转换信号探测太赫兹脉冲。/n

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹脉冲上转换探测系统，其特征在于，包括：
太赫兹参量产生器，用于输出太赫兹波和斯托克斯光；
太赫兹整形模块，设置在所述太赫兹波的出射路径上，用于对所述太赫兹波进行整形，得到整形后的太赫兹波；
斯托克斯光调节模块，设置在所述斯托克斯光的出射路径上，用于对所述斯托克斯光进行调节，得到调节后的斯托克斯光；
第一晶体，设置在所述整形后的太赫兹波和所述调节后的斯托克斯光的传播路径上，用于接收所述整形后的太赫兹波和所述调节后的斯托克斯光，并使所述整形后的太赫兹波和所述调节后的斯托克斯光作用产生上转换信号；
探测器，设置在所述上转换信号的出射路径上，用于接收所述上转换信号，并根据所述上转换信号探测太赫兹脉冲。


2.根据权利要求1所述的太赫兹脉冲上转换探测系统，其特征在于，所述太赫兹参量产生器包括：
种子光光源，用于发出种子光；
泵浦光源，用于发出泵浦光；
第二晶体，设置在所述种子光光源和所述泵浦光源的出射路径上，用于接收所述种子光和所述泵浦光，使所述种子光和所述泵浦光发生非线性作用产生太赫兹波和斯托克斯光，并输出所述斯托克斯光；
棱镜，设置在所述第二晶体上，用于耦合输出所述太赫兹波。


3.根据权利要求2所述的太赫兹脉冲上转换探测系统，其特征在于，所述太赫兹参量产生器还包括：设置在所述种子光光源出射路径上的第一反射镜和第二反射镜，以及第一平移台；
所述第一反射镜和所述第二反射镜用于反射所述种子光；
所述第二反射镜设置在所述第一平移台中，通过移动所述第一平移台，使所述种子光的反射光与所述泵浦光在所述第二晶体表面重合并以预设夹角入射所述第二晶体。


4.根据权利要求2所述的太赫兹脉冲上转换探测系统，其特征在于，所述种子光的波长调谐范围为1066～1074nm，工作方式为连续，功率为0.5W；所述泵浦光的波长为1064nm，重复频率为100Hz，单脉冲能量为20mJ，脉冲宽度为400ps，光斑形状为高斯型，...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦瑀，孔维鹏，周逊，李赜宇，严强，邹明芮，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川;51