[发明专利]一种太赫兹脉冲上转换探测方法及系统

说明书

本发明涉及一种太赫兹脉冲上转换探测方法及系统，方法包括：获取太赫兹波和斯托克斯光；对所述太赫兹波进行整形，得到整形后的太赫兹波；对所述斯托克斯光进行调节，得到调节后的斯托克斯光；根据所述整形后的太赫兹波和所述调节后的斯托克斯光产生上转换信号；根据所述上转换信号探测太赫兹脉冲。本发明采用太赫兹参量产生器中产生的斯托克斯光作为太赫兹脉冲上转换探测系统的泵浦光，泵浦脉冲和太赫兹脉冲时域重合度更好，抑制了太赫兹脉冲上转换产生的噪声。

技术领域

本发明涉及太赫兹脉冲上转换探测技术领域，特别是涉及一种太赫兹脉冲上转换探测方法及系统。

背景技术

is-TPG(种子注入式太赫兹参量产生器)是一种高峰值功率、窄线宽、宽带可调谐的太赫兹源，其使用LiNbO3(铌酸锂)晶体能在0.7-3THz频率范围内产生线宽5GHz左右，峰值功率十千瓦级的太赫兹脉冲，并且具有小型化、室温工作、操作简单等优势，是一种非常具有实用化潜力的太赫兹源。根据is-TPG的特点，上转换探测是探测is-TPG产生太赫兹脉冲的最灵敏探测技术。上转换探测过程中，太赫兹能量是被放大的，同时产生的上转换信号单光子能量比太赫兹高上百倍，且频率在探测技术非常成熟的近红外波段，非常易于探测。因此该技术非常适合微弱太赫兹信号的探测。

目前应用上转换探测技术已可探测最小至aJ量级的太赫兹能量，动态范围高达90-100dB。但上转换探测系统依然存在以下问题：由泵浦光自发下转换产生的宽带斯托克斯信号难以去除，使上转换系统探测噪声较大；系统响应线性度差，太赫兹脉冲能量90dB左右的变化引起上转换信号能量变化仅为30dB左右，探测的准确度较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种太赫兹脉冲上转换探测方法及系统，以抑制太赫兹脉冲上转换产生的噪声。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种太赫兹脉冲上转换探测系统，包括：

太赫兹参量产生器，用于输出太赫兹波和斯托克斯光；

太赫兹整形模块，设置在所述太赫兹波的出射路径上，用于对所述太赫兹波进行整形，得到整形后的太赫兹波；

斯托克斯光调节模块，设置在所述斯托克斯光的出射路径上，用于对所述斯托克斯光进行调节，得到调节后的斯托克斯光；

第一晶体，设置在所述整形后的太赫兹波和所述调节后的斯托克斯光的传播路径上，用于接收所述整形后的太赫兹波和所述调节后的斯托克斯光，并使所述整形后的太赫兹波和所述调节后的斯托克斯光作用产生上转换信号；

探测器，设置在所述上转换信号的出射路径上，用于接收所述上转换信号，并根据所述上转换信号探测太赫兹脉冲。

可选地，所述太赫兹参量产生器包括：

种子光光源，用于发出种子光；

泵浦光源，用于发出泵浦光；

第二晶体，设置在所述种子光光源和所述泵浦光源的出射路径上，用于接收所述种子光和所述泵浦光，使所述种子光和所述泵浦光发生非线性作用产生太赫兹波和斯托克斯光，并输出所述斯托克斯光；

棱镜，设置在所述第二晶体上，用于耦合输出所述太赫兹波。

可选地，所述太赫兹参量产生器还包括：设置在所述种子光光源出射路径上的第一反射镜和第二反射镜，以及第一平移台；

所述第一反射镜和所述第二反射镜用于反射所述种子光；

所述第二反射镜设置在所述第一平移台中，通过移动所述第一平移台，使所述种子光的反射光与所述泵浦光在所述第二晶体表面重合并以预设夹角入射所述第二晶体。