[发明专利]太赫兹辐射源以及用于生成太赫兹辐射的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太赫兹辐射源、一种成像系统和/或光谱系统、一种用于生成太赫兹辐射的方法、一种用于利用这种系统对生物、物体和材料进行探测和/或检查的方法以及这种源和这种系统的使用。

背景技术

电磁频谱在太赫兹频带范围内可以提供与物质的复杂化学成分以及与物体的介电特性有关的信息。在这方面首先关注的是在不直接接触的情况下来识别爆炸物。在此一个太赫兹辐射源照射到相应的样品上，并分析所反射的、透射的以及散射的辐射。

用于频谱识别爆炸物的系统可以基于一个太赫兹辐射源和一个宽带太赫兹探测器，其中该太赫兹辐射源生成在宽的频范围内可调的太赫兹辐射。在这种系统中通过太赫兹频率的连续调谐以及同时对相应所接收强度的记录来实现频谱分解。与时域光谱相反，其中在时域光谱中需要尤其宽带的太赫兹辐射源，这种系统需要窄带的并且可连续调谐的太赫兹辐射源。

已知的是，对于这种窄带的、可调谐的太赫兹辐射源可以采用非线性的光学效应、比如差频（Differenzfrequenz）生成。

但是，为了能够利用差频生成，需要至少两个不同频率的光学脉冲。

通常这种不同频率的光学脉冲通过一种光学参数振荡器来生成，并在一个非线性晶体中通过差频生成而转换为太赫兹辐射，其中该太赫兹频率对应于脉冲的差频。然而在此成问题的是，光学参数振荡器对于温度波动和冲击是极其敏感的。

发明内容

根据本发明的太赫兹辐射源包含有

-一个脉冲飞秒光纤激光器，

-一个脉冲形成器，

-一个光学放大器，尤其光纤放大器，以及

-一个非线性晶体，

它的激光器、脉冲形成器、光学放大器和非线性晶体被构造和/或被设置为使得由该激光器所生成的激光脉冲首先经过该脉冲形成器，然后是光学放大器，然后是非线性晶体，这一方面所具有的优点是，全部部件具有尤其对于温度波动和冲击的更微小的干扰敏感性。此外，全部部件都可以是在电信频带内在1550nm处运行的部件，其从长期考虑可以在低的单位生产成本下来制造，这实现了在大规模生产中的应用。

附图说明

本发明的主题的其他优点和有利的扩展通过附图来示出并在下文说明中来解释。在此要注意的是，附图仅具有描述性特征并且其意图并不在于将本发明局限于任何的形式。其中：

图1示出了根据本发明的一种太赫兹辐射源的示意性框图；以及

图2示出了用于描绘激光脉冲在经过具有高斯形滤波特征的脉冲形成器之前和之后的频域图。

具体实施方式

图1示出，根据本发明的太赫兹辐射源包含有脉冲飞秒光纤激光器1、脉冲形成器2、光学放大器3和非线性晶体4。根据本发明，其如图1所示如此来构造和/或布置，使得由该激光器1所生成的激光脉冲I、II、III、IV首先经过脉冲形成器2、然后经过光学放大器3，然后经过非线性晶体4。

在本发明的范畴内，光纤激光器理解为一种固体激光器，其激光激发介质形成了一个比如铒、镱和/或钕掺杂的玻璃纤维。这种激光器有利地生成了高辐射强度的光线，并具有稳定的构造、转换过程的高效率以及通过纤维大表面的良好冷却。

在本发明的范畴内，飞秒光纤激光器理解为一种光纤激光器，其生成时长在飞秒范围内的激光脉冲。在此该飞秒范围理解为从≥50fs到≤500fs的范围。

在本发明的范畴内，脉冲形成器理解为一种装置，其把激光脉冲I转换为其频谱在不同频率处具有至少两个最大值的激光脉冲II，和/或其把一个激光脉冲I转换为至少两个不同频率的激光脉冲II。比如脉冲形成器理解为一种装置，其把激光脉冲I转换为其频谱在不同频率上具有两个最大值的激光脉冲II，或者其把一个激光脉冲I转换为两个不同频率的激光脉冲II。这种装置还尤其被称作“脉冲成形器”。该脉冲形成器可以但不必须包含有光学元件或组件以进行脉冲扩展、脉冲压缩或啁啾声补偿。在本发明的范畴内，所述概念“啁啾声”理解为由于光学元件（光纤、棱镜等）的分散特征而产生的脉冲的时间失真。

在本发明的范畴内，光学放大器理解为一种装置，其把一个波长或一个波长范围的输入光学信号进行放大，并作为同一波长或同一波长范围的光学信号来再现。该光学放大器可以但不必须包含有光学元件或组件以进行脉冲扩展、脉冲压缩或啁啾声补偿。