[发明专利]太赫兹波调制激光谱强度测量电光系数的装置和方法

说明书

本发明属于光电检测技术领域，为提出一种太赫兹波调制最大激光谱强度的非接触式测量电光系数的方法,实现电光系数的准确测量。为此，本发明采用的技术方案是，太赫兹波调制激光谱强度测量电光系数的装置和方法，利用太赫兹时域频谱技术中的泵浦‑探测系统，将产生的太赫兹波和探测激光同时聚焦到探测晶体上，此时，激光作为探测信号，太赫兹波作为调制信号，通过光谱仪分别测量有太赫兹波存在和无太赫兹波存在时探测激光光谱的最大强度改变量，再通过计算公式反推出样品对应的电光系数。本发明主要应用于光电检测场合。

技术领域

本发明属于光电检测技术领域，具体涉及一种太赫兹波调制激光谱强度测量电光系数的方法。

背景技术

电光晶体是具有电光效应的固体材料，已经被广泛应用于激光技术和太赫兹技术领域，作为电光调制、Q开关、太赫兹产生和探测器等。电光效应的大小正比于电光材料的电光系数，因此对电光晶体的电光系数的有效表征对这些材料的设计和使用具有指导意义和实用价值。

现有测量电光材料的电光系数技术基本分为以下几种：单光束椭偏仪法、F-P干涉法、马克-岑登干涉法、衰减全反射法、电致变色法等方法[1-5]。现有技术中都是对待测样品采用外加电压的方式，因此需要在待测样品通光方向或垂直方向施加(透明)电极，并且外在提供可施加到样品半波电压的高压电源。因此这些方法具有下列不足：(1)增加了样品制备难度。对样品施加电极必须与待测样品紧密接触，这对样品的制备精度(比如：样品厚度、两面平行度、表面平整度)提出了更高要求；(2)增加了电极制备工艺。除了待测样品本身的制备，还要设计和制备相应的电极。不论是采用金属还是镀膜都增加了测量过程的难度；(3)需要外接高压电源。上述方法中一般需要提供外接电源的电压满足材料的半波电压，这不仅增加了整体测量装置的费用，也有高电压对样品造成的不可逆的损害(如击穿等)的风险；(4)施加电极过程对样品本身自然特性的影响。比如：采用透明电极(通光方向)时对探测光的影响，包括增加了损耗、引入相位差和偏转角度等；采用电镀金属电极(垂直通光方向)时，则改变了样品的边界条件，包括波导作用和接触应力；若采用直接挤压方式将样品与电极放在一起，则除了附加应力之外，若中间存在空气膜，会造成待测的样品电光系数异常升高[6]。

综上所述，现有的接触电极式测量电光系数的方法，尽管测量原理各有利弊，但是都存在着难以避免的上述问题，这不仅增加了整个测量过程的复杂性，附加了额外费用，而且引入的系统误差难以消除，并容易破坏样品等。

[1]Wang F,Furman E,Haertling G H.Electro‐optic measurements of thin‐film materials by means of reflection differential ellipsometry.Journal ofApplied Physics,1995,78(1):9-15.

[2]Prêtre P,Wu LM,Hill R A,et al.Characterization of electro-opticpolymer films by use of decal-deposited reflection Fabry–Perotmicrocavities.Journal of the Optical Society of America B-Optical Physics,1998,15(1):379-392.

[3]Kang B,Rhee B K,Joo G T.Variation of electro-optic coefficients inMgO-doped LiNbO₃single crystals.Materials Letters,2006,60(17):2306-2308.