一种太赫兹光偏转角度的测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种太赫兹光偏转角度的测量装置，包括太赫兹激光源、斩波器、光阑、被测光学元件、太赫兹探测器和锁相放大器，太赫兹激光源发射太赫兹平行光束，斩波器置于太赫兹平行光束中，光阑置于斩波器后面对太赫兹平行光束进行光束尺寸调控，被测光学元件置于经光阑调控后的太赫兹平行光束中，太赫兹探测器能够相对被测光学元件旋转以实现对透射光束和折射光束分别进行探测，太赫兹激光源、斩波器、光阑、被测光学元件和太赫兹探测器的敏感面的中心处于同一直线；锁相放大器与斩波器信号连接实现信号同步与锁定，太赫兹探测器与锁相放大器信号连接实现对太赫兹探测器产生信号的显示，本实用新型专利技术实现了对偏转太赫兹光偏转角度的准确测量。转角度的准确测量。转角度的准确测量。

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹光偏转角度的测量装置


[0001]本技术涉及一种太赫兹光折射偏转角度测量装置，用于太赫兹频段正常折射和异常折射等功能器件的性能测试，属于光学测量


技术介绍

[0002]随着太赫兹功能器件的研究和开发，在太赫兹频段逐渐出现了可产生各种折射现象的材料或器件。随着这些材料或器件的实际应用，对其性能的准确测量变得越来越迫切，其中可实现太赫兹光正常折射偏转和异常折射偏转的薄膜材料就是其中之一。由于缺乏紧凑而可靠的太赫兹激光源，目前在太赫兹频段，尤其在2THz以上频段，由于太赫兹激光源装置笨重而昂贵，测量材料或器件对太赫兹光进行折射偏转的装置鲜有报道，相应的技术发展缓慢。近年来，随着小型化太赫兹激光源的出现，上述测量装置有望获得进一步改进，其应用优势也将获得大大提升。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种太赫兹光偏转角度的测量装置，实现对被测样品的太赫兹光折射偏转角度的准确测量。
[0004]本技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种太赫兹光偏转角度的测量装置，其特征在于：包括太赫兹激光源、斩波器、光阑、被测光学元件、太赫兹探测器和锁相放大器，所述太赫兹激光源发射太赫兹平行光束，所述斩波器置于太赫兹平行光束中，所述光阑置于斩波器后面对斩波后的太赫兹平行光束进行光束尺寸调控，所述被测光学元件置于经所述光阑调控后的太赫兹平行光束中，所述太赫兹探测器置于透过所述被测光学元件的太赫兹平行光束中，且能够相对所述被测光学元件旋转以实现对透射光束和折射光束分别进行探测，所述太赫兹激光源、斩波器、光阑、被测光学元件和太赫兹探测器的敏感面的中心处于同一直线；所述锁相放大器与所述斩波器信号连接实现信号同步与锁定，所述太赫兹探测器与所述锁相放大器信号连接实现对太赫兹探测器产生信号的显示。
[0005]优选地，所述太赫兹激光源为液氮杜瓦型太赫兹激光源。
[0006]作为本申请的实施方式之一，所述太赫兹激光源产生的太赫兹平行光束的直径小于5mm。
[0007]作为本申请的实施方式之一，所述光阑为可变孔径光阑，光阑的光孔直径范围为1mm～5mm。
[0008]优选地，所述太赫兹探测器设置在平面旋转台上，所述平面旋转台为机械式单轴旋转平台，其旋转中心法向与所述被测样品表面中心在竖直方向上对齐，太赫兹探测器在透射光束和折射光束之间的旋转角度即为被测样品的偏转角度。
[0009]优选地，所述锁相放大器为数字锁相放大器。
[0010]本技术的优点在于：一种太赫兹光偏转角度测量装置，采用了小型的太赫兹激光源装置，相比传统的测量系统结构更为紧凑、体积更小；小束径太赫兹平行光束和可变
孔径光阑的运用，使得太赫兹探测器在测量时可以测量到全部入射的太赫兹光，测量结果更为准确和可靠。此外，装置所用的太赫兹探测器为变化能量探测器，通过周期性调制太赫兹激光源的光输出强度，并将参考信号输入锁相放大器进行探测信号锁定，大大提高了测量的信噪比。
附图说明
[0011]图1为本技术实施例中太赫兹光偏转角度测量装置的结构示意图。
具体实施方式
[0012]以下结合附图实施例对本技术作进一步详细描述。
[0013]如图1所示，本实施例中的太赫兹光偏转角度的测量装置，包括太赫兹激光源1、太赫兹平行光束2、斩波器3、光阑4、被测样品5、太赫兹探测器8、水平旋转台9和锁相放大器10。
[0014]所述太赫兹激光源1产生所述太赫兹平行光束2，所述太赫兹平行光束2被所述斩波器3斩波后通过所述光阑4后垂直入射到所述被测样品5，并发生折射现象，一部分太赫兹光沿着原来的传播方向，另一部分太赫兹光被折射后发生传播方向的偏转，所述斩波器3斩波频率信号被输入所述锁相放大器10中用于信号同步与锁定，所述太赫兹探测器8产生的信号被输入所述锁相放大器10中显示，在测量过程中记录所述锁相放大器10显示的数值，所述太赫兹探测器8安装于所述水平旋转台9上，通过旋转所述太赫兹探测器8的位置，测量得到与所述被测样品4表面法向成一定角度处的能量分布，该角度值即为被测样品对正入射太赫兹光的折射偏转角。测量过程中，太赫兹平行光束2、斩波器3通光孔、光阑4、被测样品5、太赫兹探测器8敏感面的中心均设置在同一高度。
[0015]上述太赫兹激光源1为液氮杜瓦型太赫兹激光源，太赫兹平行光束2由所述太赫兹激光源1产生，其直径小于5mm；上述斩波器3为光学斩波器，光阑4为可变孔径光阑，光孔直径范围为1mm～5mm；上述被测样品5为可以对正入射太赫兹光传播方向产生改变的材料或器件；上述太赫兹探测器8为热探测器，其敏感面的直径为6mm；上述水平旋转台9为机械式单轴旋转平台，其旋转中心法向与所述被测样品5表面中心在竖直方向上对齐，旋转角度刻度最小为1度；上述锁相放大器10为数字锁相放大器。
[0016]具体测量方式：
[0017]在太赫兹光偏转角度测量过程中，太赫兹激光源1输出的太赫兹平行光束2经斩波器3斩波后被孔径可变的光阑4限制光束大小后正入射至被测样品5上。作为示例，太赫兹平行光束的波长为70μm，光束直径为4.5mm，斩波器频率设置为16Hz，光阑孔径设置为2mm，被测样品5为高阻硅基底上排布不同金属图形的微结构样品。
[0018]经过被测样品5的太赫兹光被折射后产生两束太赫兹光，一束太赫兹光6沿着原来的方向传播，另一束太赫兹光7发生偏转后以固定偏转角θ传播，太赫兹探测器8安装与水平旋转台9上，并将水平旋转台9的旋转中心轴在竖直方向与被测样品5的中心对齐，将太赫兹光原来的传播方向设定为偏转角零点(θ＝0度)，同时设定迎着太赫兹光传播方向看过去，在零点左边的为负角度，在零点右边的为正角度，沿着水平旋转台9的旋方向，转动太赫兹探测器8，记录太赫兹探测器在某一角度附近测量到的最大值对应的角度，由测量结果得
出，0
°
对应的太赫兹探测信号幅度为55mV，除了0
°
方向有强的太赫兹光信号外，在
‑
26
°
的位置测量到了太赫兹光信号的次极大值，对应太赫兹探测信号的幅度为13mV。因此，可以得出上述硅基衬底微结构样品对正入射太赫兹平行光束的折射偏转角度为
‑
26
°
。实现了对偏转太赫兹光偏转角度的准确测量。
[0019]本申请通过采用小型化的液氮杜瓦型太赫兹激光源1，相比传统的测量系统结构更为紧凑、体积更小；小束径太赫兹平行光束2和可变孔径光阑4的运用，使得太赫兹探测器8在测量时可以测量到全部正入射的太赫兹光6和偏转后的入射太赫兹光7，测量结果更为准确和可靠。此外，装置所用的太赫兹探测器8为变化能量探测器，采用斩波器3周期性调制太赫兹激光源1的光输出强度，并将参考信号输入锁相放大器10进行探测信号锁定，大大提高了测量的信噪比。
[0020]尽管以上详细地描述了本技术的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本技术可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹光偏转角度的测量装置，其特征在于：包括太赫兹激光源、斩波器、光阑、被测光学元件、太赫兹探测器和锁相放大器，所述太赫兹激光源发射太赫兹平行光束，所述斩波器置于太赫兹平行光束中，所述光阑置于斩波器后面对斩波后的太赫兹平行光束进行光束尺寸调控，所述被测光学元件置于经所述光阑调控后的太赫兹平行光束中，所述太赫兹探测器置于透过所述被测光学元件的太赫兹平行光束中，且能够相对所述被测光学元件旋转以实现对透射光束和折射光束分别进行探测，所述太赫兹激光源、斩波器、光阑、被测光学元件和太赫兹探测器的敏感面的中心处于同一直线；所述锁相放大器与所述斩波器信号连接实现信号同步与锁定，所述太赫兹探测器与所述锁相放大器信号连接实现对太赫兹探测器产生信号的显示。2.根据权利要求1所述的太赫兹光...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈泽宇，臧金晶，沈文，沈寒松，
申请(专利权)人：江苏盖姆纳米材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：