[实用新型]差频太赫兹脉冲整形系统

说明书

技术领域

本实用新型属于太赫兹技术领域，是基于光学差频过程对太赫兹波形进行控制的整形系统

背景技术

目前，产生任意可控波形的太赫兹脉冲的方法主要有三种：一、直接产生任意波形的太赫兹脉冲，但到目前为止，还没有任何一种装置能够根据需要产生任意的波形太赫兹脉冲。二、根据所需太赫兹脉冲的波形来设计阵列形式的光导天线，根据波形控制的要求对每个光导天线施加不同的偏压以控制光导天线光电流的空间分布，这样经过叠加来控制所产生的太赫兹辐射的波形，但是用这种办法通常会造成较大的功率损失。三、光整流效应的太赫兹脉冲整形也就是首先对激发太赫兹辐射的光脉冲进行整形，用整形后的光脉冲激发太赫兹辐射。

上述基于光电导天线和光整流效应的太赫兹脉冲整形缺陷是：虽然可以实现对太赫兹脉冲的波形和脉宽进行调制，但无法对太赫兹脉冲的电场极化方向加以控制，无法满足化学反应动力学过程和太赫兹通讯对太赫兹的波形的要求。

近年来随着激光脉冲整形技术的发展，几乎可以产生任意形状的超短光脉冲序列。所谓的激光脉冲整形技术是将飞秒激光器产生的超短激光脉冲经过激光脉冲整形装置实现输出激光脉冲波形和脉冲间隔的可编程控制。因此，用这种方法进行太赫兹脉冲的整形具有较大的灵活性。在目前发展起来的用光学方法产生宽频带太赫兹脉冲的方法中，无论是光导天线还是光整流产生太赫兹辐射，太赫兹辐射的强度都正比于光电流对时间的二阶导数，因此，通过现有激光脉冲整形装置控制激发脉冲的波形完全可以实现对太赫兹脉冲波形的控制，但是无法实现太赫兹电场极化方向的调制。因此，提供一种基于差频的太赫兹脉冲整形系统是欲待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型为解决现有太赫兹脉冲整形装置无法实现太赫兹电场极化方向调制的技术问题，提供一种基于差频的太赫兹脉冲整形系统。

为实现上述目的，本实用新型的差频太赫兹脉冲整形由以下元器件组成：飞秒激光器、起偏分束器、激光脉冲时空变换整形装置、λ/2波片、全反镜、半透半反镜、非线性晶体、THz探测装置和锁相放大器，上述元器件的光路传输关系是：

从飞秒激光器中出射的激光脉冲经过一个起偏分束器分成偏振的两列激光，一列作为泵浦光，一列作为探测光。泵浦光再经过一个起偏分束器分成两列，这两列激光分别经过各自激光脉冲时空变换整形装置进行整形，将经过整形后的两列激光脉冲分别通过λ/2波片调整为偏振方向相互垂直；两列整形偏振方向垂直的激光再通过一个起偏分束器合成一列，会聚到非线性晶体中，通过差频效应产生太赫兹脉冲；探测激光经过一个电控位移台(也叫精密电仪台)实现时间延迟，入射到THz探测系统中探测太赫兹脉冲的波形。

所述的激光脉冲时空变换整形装置构造是：它包括两个相同的光栅、两个相同的透镜和一个可编程控制空间光调制器五个元器件，这五个元器件排放位置是：第一光栅、第一透镜、可编程控制空间光调制器、第二透镜和第二光栅，每个元件之间的间距都等于透镜的焦距f。

下面通过太赫兹波形的调制原理来说明本实用新型的用途和优势：两列入射激光分别经过激光脉冲时空变换整形装置，在变换整形装置中控制出射的激光脉冲的波形和脉冲间隔，通过控制激光脉冲波形控制太赫兹脉冲波形，控制两列激光脉冲的偏振方向就可以调整太赫兹脉冲电场的极化方向。本实用新型利用光学差频过程产生太赫兹辐射，并对太赫兹脉冲波形及脉冲间隔进行调整的技术方案，不仅可以控制太赫兹脉冲的波形和脉冲间隔，还可以控制太赫兹脉冲电场极化方向。这与用光电导天线或通过光整流过程对太赫兹脉冲进行整形的方案比具有明显的优势。

附图说明

图1为激光脉冲时空变换整形装置实施例示意图；

图2为本实用新型太赫兹脉冲整形系统实施例示意图；

图3为在<110>ZeTe晶体中的差频示意图。

图中：PBS-起偏分束器，BS-半透半反镜，ZnTe-晶体。

具体实施方式

下面结合附图和具体整形步骤对本实用新型进行详细说明：