一种高速多幅太赫兹时域光谱成像仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于太赫兹时域光谱成像系统研究技术领域，具体涉及一种多幅太赫兹瞬 态时域光谱成像仪。
【背景技术】
[0002] 近年来太赫兹时域光谱技术发展迅速，利用太赫兹时域光谱技术对材料超快动力 学的研究取得了丰富的成果。该技术适合于可重复的(可逆的）材料超快动力学过程的研 究，但对于单次的不可逆的材料超快动力学行为就无能为力了。原因如下：传统的太赫兹时 域光谱系统大多基于电光效应对太赫兹脉冲的时域电场信号进行探测，为了提高信噪比， 一般在测量中会使用锁相放大器，使用多次测量取平均的方法，对可逆的超快过程逐点多 次测量，以获取完整的材料超快动力学过程的信息。近年来又发明了太赫兹脉冲单次测量 的方法，可以实现对单个太赫兹脉冲进行时域信号的测量，不必进行多次重复的测量。但 是这些方法也只能实现对单个太赫兹脉冲的测量，无法实现对包含多个太赫兹脉冲的太赫 兹脉冲序列进行高速的单次测量。在材料不可逆的（即单次过程)超快动态过程的太赫兹光 谱研究中，需要对太赫兹探测脉冲进行连续多次的瞬态测量，上述两种方法不再适用，而且 目前尚没有有效的方法实现对太赫兹脉冲的多次瞬态测量。 【实用新型内容】
[0003] 本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种1?速多幅太赫兹时域光 谱成像仪，通过将飞秒探测激光脉冲分割成多个子脉冲序列，各个脉冲之间具有一定的时 间延迟。然后将此序列分为两路，一路用于产生太赫兹脉冲序列，另一路通过倾斜前沿脉冲 光产生装置，产生具有倾斜前沿的探测光，实现对太赫兹脉冲的单次瞬态测量；结合信号采 集及处理模块，对太赫兹脉冲序列的多个子脉冲的信号波形进行成像。
[0004] 本发明目的通过下述技术方案来实现：
[0005] -种高速多幅太赫兹时域光谱成像仪包括：飞秒脉冲激光器、负啁啾脉冲光产生 装置、分光延迟装置、太赫兹产生装置、倾斜前沿脉冲光产生装置、电光效应晶体、信号采集 及处理模块；飞秒激光器、负啁啾脉冲光产生装置、分光延迟装置输入端依次连接，分光延 迟装置输出端分别对应于倾斜前沿脉冲光产生装置输入端、太赫兹产生装置输入端连接， 倾斜前沿脉冲光产生装置输出端、太赫兹产生装置输出端与电光效应晶体输入端连接，电 光效应晶体输出端与信号采集及处理模块连接。
[0006] 进一步，所述分光延迟装置包括k+Ι个分束棱镜和2k个反射镜，k大于等于1 ;负 啁啾脉冲产生装置输出的负线性的啁啾脉冲光通过第一分束棱镜BSl后被分为两路脉冲 光，其中一路脉冲光直接到达第二分束棱镜BS2 ;另一路脉冲光被第一分束棱镜BSl反射到 第一反射镜M1，在经过第二反射镜M2后，到达第二分束棱镜BS2,因此经过第一分束棱镜 BSl的两路脉冲光先后到达第二分束棱镜BS2,以此类推，到达第k个分束棱镜的脉冲光被 分为两束脉冲光，其中一路脉冲光直接到达第k+Ι个分束棱镜BS (k+Ι);另一路脉冲光被 反射到第（2k-l)个反射镜，再经过第2k个反射镜后，再到达第k+1个分束棱镜BS (k+1); 最后的第k+1个分束棱镜BS (k+1)产生两路脉冲光输出。
[0007] 进一步，所述负啁啾脉冲光产生装置包括第一光栅对(第一光栅对包括第一光栅 G1、第二光栅G2)、第十一反射镜M8、第十二反射镜M9以及第一分束片Bl ;所述飞秒脉冲激 光器产生的飞秒激光脉冲通过第一分束片Bl以及第一光栅对(先经过光栅G1、再经过光栅 G2)后再通过第一反射镜M8反射回第一光栅对(先经过光栅G2、再经过光栅Gl)后，产生 负线性的啁啾脉冲光；所述负线性的啁啾脉冲光经过第一分束片Bl以及第二反射镜M9后 输出至分光延迟装置。
[0008] 进一步，所述太赫兹脉冲产生装置包括第一聚焦透镜L1、第一非线性晶体C1、聚 乙烯平板PE以及第一抛物面反射镜OAPl ;所述分光延迟装置经过第k+Ι个分束棱镜后产 生的两路脉冲光，其中一路脉冲光依次经过第一聚焦透镜L1、照射到第一非线性晶体Cl 上产生太赫兹脉冲序列，然后太赫兹脉冲序列经过聚乙烯平板PE以及第一抛物面反射镜 OAPl后，入射到电光效应晶体中。
[0009] 进一步，所述倾斜前沿脉冲光产生装置包括光栅G3、第十三反射镜M10、第二聚焦 透镜L2、第一起偏器Pl以及第二抛物面反射镜0AP2 ;所述分光延迟装置经过第k+Ι个分束 棱镜后产生的两路脉冲光，其中另一路脉冲光经过光栅G3后，其一级衍射光变为具有倾斜 前沿的脉冲光，依次经过第十三反射镜M10、第二聚焦透镜L2、第一起偏器Pl以及第二抛 物面反射镜0AP2上的小孔后，入射到电光效应晶体中。
[0010] 进一步的，所述电光效应晶体是第二非线性晶体C2。
[0011] 本实用新型的有益效果：
[0012] 本实用新型通过分光延迟装置将一个飞秒脉冲调制为具有不同时间延迟的两路 飞秒脉冲序列信号，其中一路飞秒脉冲序列用于产生太赫兹脉冲序列，另一路飞秒脉冲序 列经过倾斜前沿脉冲产生装置产生具有倾斜前沿的探测脉冲序列，并与太赫兹脉冲序列 一同进入非线性晶体，可以实现对太赫兹脉冲序列的瞬态单次测量，结合信号采集及处理 模块，可以实现对包含多个太赫兹脉冲的太赫兹脉冲序列的高速多幅测量.本发明可以应 用于对不可逆的单次的材料超快动力学过程的太赫兹时域光谱的研究。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明原理框图。
[0014] 图2是负啁啾脉冲光产生装置。
[0015] 图3是本发明实施例一产生8个子脉冲的分光延迟装置。
[0016] 图4是倾斜前沿脉冲光产生装置以及太赫兹产生装置原理框图。
[0017] 图5是信号采集及处理模块原理框图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。
[0019] 1、本发明的工作原理为：参考图1所示，将飞秒激光脉冲通过负啁啾脉冲光产生 装置，产生具有负线性啁啾的脉冲，然后通过分光延迟装置，产生两路各带有多个子脉冲的 飞秒脉冲