[发明专利]太赫分光计

说明书

相关申请的交叉参考

本发明包含于2008年3月4日向日本专利局提交的日本专利 申请JP 2008-053804的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一项使用在约0.1×10¹²THz～100×10¹²THz的频 带中的电磁波的技术。

背景技术

目前通常所说的生成或检测太赫波的技术是太赫时域光谱 (THz-TDS)。如现有技术已知，因为THz-TDS利用了限定短至约 100毫微微秒的超短脉冲的太赫波，所以太赫时域光谱学用于成像 样品。因此，太赫时域光谱引起了诸如工业、医疗、生物技术、农 业和安全的各种技术领域的注意。

在THz-TDS系统中，从超短脉冲激光源发出的辐射被分为泵 浦光束和探测光束。泵浦光束集中在太赫波生成元件上。在太赫波 生成元件中，具有亚皮秒持续时间的电流或电极化生成具有与时间 微分成比例的场振幅的太赫波。太赫波通过光学系统被集中在太赫 波检测元件上。此处，将探测光束施加给太赫波检测元件。随后， 太赫波检测元件生成载流子。载流子被太赫波的电场加速且变为电 信号。探测光束到达太赫波检测元件的时间被延迟，从而测量出太 赫波在振幅电场中所具有的时间波形。时间波形经傅立叶转换，从 而确定太赫波的频谱。

已经提出了使用太赫波时域光谱的装置(例如，参见WO 01/06915)。在该装置中，从分束器延伸到太赫波生成元件的用于泵 浦光束的光径以及从分束器延伸到延迟单元的用于探测光束的光 径都是光纤。

已经提出了应该用光纤来替代光纤激光器中的一些空间光学 元件(例如，偏振光束分光器(PBS)、波长板和准直透镜)，以使 光纤激光器小型化。同样，在太赫场中，非常需要更小的分光计。 然而，太赫分光计趋向于变大，这是因为它们需要用于将脉冲光束 从光纤激光器导向分束器的光学元件。

发明内容

考虑到上述情况作出本发明，本发明提出了一种具有简单配置 并且还可以测量样品的太赫分光计。

鉴于以上情况，根据本发明的一个方面的太赫分光计包括：光 纤，从构成超短脉冲振荡器的增益光纤中分支；以及发射器，被配 置为利用从增益光纤通过光纤导入的脉冲光束生成太赫波。

在本发明中，可以将脉冲光束(泵浦光束)从超短脉冲振荡器 通过光纤导向发射器而无需在自由空间中传播。太赫分光计可以比 使用外部光学部件的情况做得更小。此外，可以防止脉冲光束在从 超短脉冲振荡器延伸到发射器的自由空间中传播。因此，可以通过 减少脉冲光束的衰减来增加测量精度。因此，本发明可以提供一种 能够用简单配置以比目前可能都高的精度来测量样品的太赫分光 计。

当结合附图来阅读时，根据以下的详细描述将显而易见本发明 的性质、原理和效用，在附图中，相同的部件用相同的参考数字或 符号表示。

附图说明

在附图中：

图1是示出根据本发明实施例的太赫分光计的整体配置的示意 图；

图2是示出波导的示例性配置的示意图；

图3是阐述通过连接不同特性的光纤实现的色散补偿 (dispersion compensation)的示意图；以及

图4是阐述如何通过改变光纤的温度来调整时间延迟的示意 图。

具体实施方式

以下将参考附图来描述本发明的实施例。

(1)太赫分光计的整体配置

图1示出了根据本发明实施例的太赫分光计10的整体配置。 该太赫分光计10包括超短脉冲光纤激光器11、发射器12、检测器 13和计算机14。

超短脉冲光纤激光器11发射具有例如约100fs的脉冲宽度和 约800nm的中心波长的脉冲光束。超短脉冲光纤激光器11优于固 态钛蓝宝石激光器，这是因为它不需要冷却、便宜、尺寸小且以高 效率发射脉冲。

从超短脉冲光纤激光器11发射的脉冲光束被分为泵浦光束和 探测光束。泵浦光束被导向发射器12。探测光束相对于泵浦光束被 时间延迟，然后被导向检测器13。