石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统包括:飞秒激光器用于产生激光脉冲；分束器将激光脉冲分为泵浦脉冲和探测脉冲；聚光装置将泵浦脉冲聚焦。太赫兹发射装置接收聚焦后的泵浦脉冲产生太赫兹脉冲；太赫兹收集装置将太赫兹脉冲聚焦；光延时装置将探测脉冲进行延时；石墨烯量子点探头接收延时后的探测脉冲产生荧光，并接收聚焦后的太赫兹脉冲进行荧光增强；光谱检测分析装置，基于检测到的石墨烯量子点的荧光强度，分析得到太赫兹时域信息和太赫兹电场信息。

Terahertz time domain electric field detection system based on fluorescence enhancement of graphene quantum dots

The present invention relates to a graphene quantum dot fluorescence enhancement of terahertz time-domain electric field detection system: femtosecond laser can generate laser pulse; pulse laser beam splitter consists of pump pulse and probe pulse; the pump pulse focusing light focusing device. Terahertz emission device receiving focused pulse pumped terahertz pulse terahertz terahertz pulse collecting device; focus; optical delay detection pulse delay time set; detection of gqds probe receiving the delayed pulse fluorescence, fluorescence enhanced pulsed terahertz and receiving focused; spectrum analysis device, the fluorescence intensity of graphite graphene quantum dots detected based on the analysis of terahertz time-domain information and THz field information.

【技术实现步骤摘要】
石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统
本专利技术涉及太赫兹检测
，具体涉及一种以石墨烯量子点荧光增强用以检测太赫兹时域电场的检测系统。
技术介绍
太赫兹光谱学是应用领域广阔且具有很好前景的探测技术。然而在整个电磁波谱中，太赫兹光谱区域是迄今为止研究和开发得最少的，这主要是因为这个频段辐射的产生和探测是件难度很大的工作。在半导体芯片上做太赫兹的发射器和探测器是一项很有吸引力且很必要的技术，这样可以减小太赫兹系统的尺寸并拓宽太赫兹的应用范围。但是到目前为止，在半导体芯片上做太赫兹的发射器和探测器的性能还不是特别理想，而且不能大范围调节其发射频率。因此，在太赫兹领域还需研究者进行更多尝试性的研究以解决现有技术中的不足。
技术实现思路
本专利技术针对目前太赫兹时域探测方法单一、局限性大等的不足，目的在于提供一种石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统。本专利技术提供了一种石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统，具有这样的特征，包括：飞秒激光器，用于产生激光脉冲；分束器，将激光脉冲分为泵浦脉冲和探测脉冲；聚光装置，将泵浦脉冲聚焦；太赫兹发射装置，接收聚焦后的泵浦脉冲产生太赫兹脉冲；太赫兹收集装置，将太赫兹脉冲聚焦；光延时装置，将探测脉冲进行延时；石墨烯量子点探头，接收延时后的探测脉冲产生荧光，并接收聚焦后的太赫兹脉冲进行荧光增强；光谱检测分析装置，基于检测到的石墨烯量子点的荧光强度，分析得到太赫兹时域信息和太赫兹电场信息。在本专利技术提供的石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统中，还包括：光衰减器，用于衰减飞秒激光器产生的激光脉冲的能量，再将衰减后的激光脉冲发射到分束器。在本专利技术提供的石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统中，还包括：斩波器，接收分束器发射的泵浦脉冲，并将当前频率信号作为参考信号传输给光谱检测分析装置。在本专利技术提供的石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统中，还包括：精密步进电机，与光延时装置相连接，用于调节控制光延时装置。在本专利技术提供的石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统中，还可以具有这样的特征：其中，泵浦脉冲与探测脉冲的能量比为80:20。在本专利技术提供的石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统中，还可以具有这样的特征：其中，太赫兹发射装置为光导天线或光整流晶体。在本专利技术提供的石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统中，还可以具有这样的特征：其中，太赫兹收集装置为抛物面镜、太赫兹透镜和硅透镜中任意一种。在本专利技术提供的石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统中，还可以具有这样的特征：其中，光延时装置为高反镜对、角隅棱镜和圆形转子中任意一种。专利技术的作用与效果根据本专利技术所涉及的石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统，因为包括飞秒激光器、分束器、聚光装置、太赫兹发射装置、太赫兹收集装置、光延时装置、石墨烯量子点探头、光谱检测分析装置，所以，探测脉冲作用于石墨烯量子点探头上产生荧光，太赫兹脉冲作用于石墨烯量子点探头上会使得荧光强度增强，光谱检测分析装置检测到增强的荧光强度信号，再经分析便可得到的太赫兹脉冲的时域电场信息。由于本专利技术采用了石墨烯量子点来得到太赫兹时域电场信息，石墨烯量子点的化学性质稳定、电导率优、具有极好的光电特性、且荧光寿命为纳秒量级，从而本专利技术的石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统摆脱了传统远、近场物质对太赫兹脉冲时域信息扫描的限制，而且探测精度更高，所测数据更为准确。附图说明图1是本专利技术的实施例中石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统的结构示意图；以及图2是本专利技术的实施例中石墨烯量子点荧光增强检测太赫兹时域电场的原理图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本专利技术的石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统作具体阐述。图1是本专利技术的实施例中石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统的结构示意图。如图1所示，在石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统100中包括：飞秒激光器110、光衰减器111、分束器112、斩波器113、聚光装置114、太赫兹发射装置115、太赫兹收集装置116、光延时装置117、精密步进电机118、石墨烯量子点探头119、光谱检测分析装置120。飞秒激光器110用于产生激光脉冲。光衰减器111用于衰减飞秒激光器110产生的激光脉冲的能量。由于后续系统中用来产生太赫兹脉冲的太赫兹发射装置115有损伤阈值，因此需要先将激光脉冲衰减以避免器件被打坏。分束器112将衰减后的激光脉冲分为泵浦脉冲和探测脉冲，泵浦脉冲与探测脉冲的能量比为80:20。斩波器113接收泵浦脉冲。斩波器113设置有用于传输频率信号的连接头J1，通过连接头J1输出斩波器当前频率信号作为参考信号。聚光装置114将斩波器113发射的泵浦脉冲聚焦。在本实施例中聚光装置114采用凸透镜。太赫兹发射装置115接收聚焦后的泵浦脉冲并产生太赫兹脉冲。太赫兹发射装置115可为光导天线或光整流晶体。在本实施例中太赫兹发射装置115采用光导天线。太赫兹收集装置116将太赫兹脉冲聚焦。太赫兹收集装置116可为抛物面镜、太赫兹透镜和硅透镜等对太赫兹具有汇聚作用的装置。在本实施例中太赫兹收集装置116采用两个镀金抛物面镜116a共同作用实现太赫兹汇聚效果。光延时装置117将探测脉冲进行延时。光延时装置117可为高反镜对、角隅棱镜和圆形转子等对激光具有反射作用的器件。在本实施例中光延时装置117采用高反镜对117a。精密步进电机118与光延时装置117相连接，用于调节控制光延时装置117。石墨烯量子点探头119接收延时后的探测脉冲产生荧光，并接收聚焦后的太赫兹脉冲进行荧光增强。光谱检测分析装置120与连接头J1相连接，斩波器113的频率信号同步到光谱检测分析装置120。光谱检测分析装置120同时与石墨烯量子点探头119相连接，基于检测到的石墨烯量子点的荧光强度，分析得到太赫兹时域信息和太赫兹电场信息。图2是本专利技术的实施例中石墨烯量子点荧光增强检测太赫兹时域电场的原理图。本实施例中石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统的工作原理如下：飞秒激光器110产生激光脉冲，该脉冲激光经光衰减器111得到能量较低的激光脉冲，激光脉冲再经过分束器112分成两束：泵浦脉冲和探测脉冲。泵浦脉冲通过斩波器113再经凸透镜114聚焦后入射至光导天线115，产生太赫兹脉冲。在泵浦脉冲一定的情况下，光导天线115发射的太赫兹脉冲其振幅与天线所加的偏置电压有关，使用者可以通过调节天线上外加电场的来获得能量较强的太赫兹脉冲。光导天线115产生的太赫兹脉冲由抛物面镜306收集并汇聚，聚焦在石墨烯量子点探头119上。探测脉冲通过高反镜对117，再入射至石墨烯量子点探头119。使用者通过精密步进电机118调节控制高反镜对117，使太赫兹脉冲与探测脉冲同时到达石墨烯量子点119a。如图2所示，石墨烯量子点探头119设置在太赫兹脉冲光路上，同时可以让探测脉冲和太赫兹脉冲通过石墨烯量子点119a。石墨烯量子点荧光强弱对太赫兹脉冲电场特性敏感，如图2a所示，当只有探测脉冲通过石墨烯量子点119a时，光谱检测分析装置120检测到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统，其特征在于，包括：飞秒激光器，用于产生激光脉冲；分束器，将所述激光脉冲分为泵浦脉冲和探测脉冲；聚光装置，将所述泵浦脉冲聚焦；太赫兹发射装置，接收聚焦后的所述泵浦脉冲产生太赫兹脉冲；太赫兹收集装置，将所述太赫兹脉冲聚焦；光延时装置，将所述探测脉冲进行延时；石墨烯量子点探头，接收延时后的所述探测脉冲产生荧光，并接收聚焦后的所述太赫兹脉冲进行荧光增强；光谱检测分析装置，基于检测到的石墨烯量子点的荧光强度，分析得到太赫兹时域信息和太赫兹电场信息。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统，其特征在于，包括：飞秒激光器，用于产生激光脉冲；分束器，将所述激光脉冲分为泵浦脉冲和探测脉冲；聚光装置，将所述泵浦脉冲聚焦；太赫兹发射装置，接收聚焦后的所述泵浦脉冲产生太赫兹脉冲；太赫兹收集装置，将所述太赫兹脉冲聚焦；光延时装置，将所述探测脉冲进行延时；石墨烯量子点探头，接收延时后的所述探测脉冲产生荧光，并接收聚焦后的所述太赫兹脉冲进行荧光增强；光谱检测分析装置，基于检测到的石墨烯量子点的荧光强度，分析得到太赫兹时域信息和太赫兹电场信息。2.根据权利要求1所述的石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统，其特征在于，还包括：光衰减器，用于衰减所述飞秒激光器产生的所述激光脉冲的能量，再将衰减后的所述激光脉冲发射到所述分束器。3.根据权利要求1所述的石墨烯量子点荧光增强的太赫兹时域电场检测系统，其特征在于，还包括：斩波器，接收所述分...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，叶蓬勃，曾和平，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31