[发明专利]一种反射式太赫兹时域近场扫描显微镜

权利要求书

1.一种反射式太赫兹时域近场扫描显微镜，其特征在于：包含飞秒脉冲激光器(14)、光纤耦合分束器(13)、第一光纤(10)、第二光纤(11)、太赫兹发射和接收模块(7)、延时线模块(12)、三维平移样品台(5)、可调电压源(4)、电流放大器(3)、锁相放大器(2)和控制电脑(1)；

所述飞秒脉冲激光器(14)发出的激光经过所述光纤耦合分束器(13)分为两束激光在光纤中传播，其中一束激光通过所述第一光纤(10)传播至所述太赫兹发射和接收模块(7)，作为所述太赫兹发射和接收模块(7)的泵浦激光；

另一束激光通过所述第二光纤(11)传播至所述太赫兹发射和接收模块(7)，作为所述太赫兹发射和接收模块(7)的探测激光；

所述可调电压源(4)用于对光电导发射天线提供调制的偏置电压，并提供调制的参考信号给所述锁相放大器(2)；

所述电流放大器(3)用于将太赫兹接收天线输入的光电流初步放大后，输出给锁相放大器(2)进行采集，锁相放大器(2)将采集得到的信号传输至控制电脑(1)；

所述延时线模块(12)在泵浦激光光路或者探测激光光路中，用于调节泵浦激光和探测激光的光程差；

所述三维平移样品台(5)用于固定和移动样品(6)，控制电脑(1)对三维平移样品台(5)进行实时调节；

所述太赫兹发射和接收模块(7)包含泵浦激光光纤耦合器接口(17)、透镜Ⅰ(21)、反射镜Ⅰ(23)、探测激光光纤耦合器接口(18)、透镜Ⅱ(24)、反射镜Ⅱ(26)和半导体衬底(27)；

所述太赫兹发射和接收模块(7)还包含太赫兹发射天线和太赫兹接收天线，所述太赫兹发射天线和太赫兹接收天线的结构为制作在同一半导体衬底上的一对光电导微天线；

泵浦激光依次通过泵浦激光光纤耦合器接口(17)、透镜Ⅰ(21)和反射镜Ⅰ(23)汇聚在所述太赫兹发射天线上，探测激光依次经过探测激光光纤耦合器接口(18)、透镜Ⅱ(24)和反射镜Ⅱ(26)汇聚到所述太赫兹接收天线上；

所述太赫兹发射和接收模块(7)还包含太赫兹发射天线偏压电缆接口(19)、太赫兹接收天线光电流电缆接口(20)，所述太赫兹发射天线偏压电缆接口(19)用于接收所述可调电压源(4)的偏置电压，所述太赫兹接收天线光电流电缆接口(20)用于输出光电流到电流放大器(3)。

2.根据权利要求1所述的一种反射式太赫兹时域近场扫描显微镜，其特征在于：所述太赫兹发射天线和太赫兹接收天线的有效发射和探测尺寸均小于10μm，所述太赫兹发射天线与太赫兹接收天线之间的距离小于50μm。

3.根据权利要求1所述的一种反射式太赫兹时域近场扫描显微镜，其特征在于：所述延时线模块(12)使用音圈电机调节泵浦激光和探测激光之间的光程差；在锁相放大器(2)的触发-采集模式下，音圈电机导轨中光栅尺的位置反馈信号作为数据采集触发信号，实现太赫兹信号的快速采集。

4.根据权利要求1所述的一种反射式太赫兹时域近场扫描显微镜，其特征在于：还包含可见光源(8)和可见光显微镜(9)，所述可见光源(8)用于发射可见光至样品(6)上并经过反射进入所述可见光显微镜(9)进行成像；

所述可见光显微镜(9)用于提取太赫兹发射和接收模块(7)与样品(6)的间距信息。