[发明专利]太赫兹偏振信息及时域波形的单次测量装置及方法

说明书

本发明公开一种太赫兹偏振信息及时域波形的单次测量装置及方法，包括：脉冲展宽单元对光源发出的探测超短脉冲进行展宽，生成啁啾探测脉冲，啁啾探测脉冲射入偏振调节单元；偏振调节单元调节啁啾脉冲的偏振方向，获得圆偏振啁啾探测脉冲。合束单元将所要探测的太赫兹脉冲及圆偏振啁啾探测脉冲合束，太赫兹调制单元调制圆偏振啁啾探测脉冲，使太赫兹脉冲波形加载到圆偏振啁啾探测脉冲，获得椭偏啁啾探测脉冲。相位延迟单元将椭偏啁啾探测脉冲相位延迟，接收单元获得入射的椭偏啁啾探测脉冲在某一线偏振方向的干涉光谱，通过对干涉光谱进行傅里叶变换和滤波处理，在单次测量中得到太赫兹脉冲的偏振及时域波形信息，结构简单，不受激光抖动的影响。

技术领域

本发明涉及涉及太赫兹光学技术领域，尤其涉及一种太赫兹偏振信息及时域波形的单次测量装置及方法。

背景技术

太赫兹波是一种频率波段在0.1～10THz的电磁波，位于微波和红外光之间。由于其特殊的波段范围，在1980年以前，太赫兹波的光源和探测技术严重缺乏，因此该波段在当时被称为“太赫兹空白”。但随着超短脉冲技术的发展，太赫兹波的相关产生和探测手段得到了快速发展，太赫兹波的优异特性也越来越受到人们的重视，其优点包括：低光子能量(单光子能量仅meV量级)、高穿透性(对于一些非极性材料)、强吸收性(对于的绝大多数极性材料)等，能够广泛应用于医学成像、安检、光学通讯等领域。

目前，太赫兹脉冲的探测方法包括基于光电导天线的光电导方法、基于电光晶体的线性电光效应的电光采样方法、基于空气等离子体的ABCD方法。但这些方法大多数是局限于对太赫兹脉冲单一偏振信息进行探测，这不仅会丢失部分太赫兹信息，而且也无法对物体偏振相关特性进行探测。例如，手性分子的手性鉴别，电子特性的非接触测量等，因而就出现一些太赫兹偏振探测方法，例如，基于附加正交配置电压的ABCD偏振探测方法，基于转动电光晶体或半波片的电光采样偏振探测方法等。这些方法虽然可以实现对太赫兹脉冲偏振信息进行测量，但是依旧需要利用平移台扫描测量或者转动器件来多次探测，无法实现太赫兹偏振信息单次探测，因而无法对快速变化样品的偏振相关特性进行分析。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种太赫兹偏振信息及时域波形的单次测量装置及方法，旨在解决现有技术中单次测量太赫兹偏振信息及时域波形的技术问题。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种太赫兹偏振信息及时域波形的单次测量装置，包括：脉冲展宽单元、偏振调节单元、合束单元、太赫兹调制单元、相位延迟单元与接收单元；

所述脉冲展宽单元，用于将入射的来自光源的探测超短脉冲展宽为啁啾探测脉冲，所述啁啾探测脉冲入射至所述偏振调节单元；

所述偏振调节单元，用于将入射的啁啾探测脉冲的偏振方向调节为圆偏振，得到圆偏振啁啾探测脉冲，所述圆偏振啁啾探测脉冲入射至所述合束单元；

所述合束单元，用于将所要探测的太赫兹脉冲及所述圆偏振啁啾探测脉冲合束，并入射至所述太赫兹调制单元；

所述太赫兹调制单元，用于将入射的所述太赫兹脉冲的信息加载到所述圆偏振啁啾探测脉冲，得到调制后的椭偏啁啾探测脉冲并入射至所述相位延迟单元；

所述相位延迟单元，用于对所述调制后的椭偏啁啾探测脉冲引入双折射相位延迟，将所述调制后的椭偏啁啾探测脉冲分解为三束或四束线偏振啁啾探测脉冲，所述线偏振啁啾探测脉冲入射至所述接收单元；

所述接收单元，用于获得入射的所述线偏振啁啾探测脉冲的干涉光谱，以通过对所述干涉光谱进行傅里叶变换和滤波处理，同时获得太赫兹脉冲的偏振信息及时域波形。

本发明第二方面提供一种太赫兹偏振信息及时域波形的单次测量方法，包括：

控制脉冲扩展单元将来自光源的探测超短脉冲展宽为啁啾探测脉冲，所述啁啾探测脉冲入射至所述偏振调节单元；