一种无磁自旋太赫兹发射装置、探测系统及制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种无磁自旋太赫兹发射装置、探测系统及制备方法，属于电磁波电子设备技术领域，解决了现有技术中自旋太赫兹发射器尺寸小、对泵浦激光能量利用率低的问题。本发明专利技术的无磁自旋太赫兹发射装置包括激光放大器、分束镜、扩束模块和自旋太赫兹发射模块；分束镜设置于激光放大器的出射端，用于从激光放大器产生的激光中分离出泵浦光；扩束模块包括凹面镜和凸面镜，凹透镜设置于分束镜和凸透镜之间；自旋太赫兹发射模块设置于凸面镜的出光侧；自旋赫兹发射模块设置多个自旋太赫兹发射器，多个自旋太赫兹发射器以预设距离平行设置；泵浦光经自旋太赫兹发射模块产生太赫兹波。光经自旋太赫兹发射模块产生太赫兹波。光经自旋太赫兹发射模块产生太赫兹波。

【技术实现步骤摘要】
一种无磁自旋太赫兹发射装置、探测系统及制备方法


[0001]本专利技术属于电磁波电子设备
，具体涉及一种无磁自旋太赫兹发射装置、探测系统及制备方法。

技术介绍

[0002]太赫兹波可应用于雷达、遥感、安全检测、高速数据通信、大气与环境检测以及医学诊断等领域。因此，发展太赫兹的研究具有重要的价值。
[0003]自旋产生太赫兹波辐射是常用的太赫兹波产生法，如：Kampfrath等人制作了纳米铁磁金属与非铁磁金属异质结，利用激光泵浦的方式激发该异质结中的自旋电子，通过外加磁场，利用逆自旋霍尔效应将自旋流转化为电荷流，产生太赫兹辐射。后来他们还研究了诸多材料，并将双层异质结升级为三层，利用W/CoFeB/Pt三层结构，进一步显著提升太赫兹辐射。但是，当前的自旋太赫兹发射器需要外加磁场，因此，难以在大尺寸下提供均匀的磁场，且磁场的强度会随着正负极之间的距离成反比例关系递减，限制了其尺寸做大。另外，对于大尺寸的自旋太赫兹发射器难以加工制造，大尺寸难以保持衬底和镀膜的平整度和精度。还有，在激光激发自旋太赫兹发射器后，仍有剩余一半的激光能量浪费掉。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本专利技术提供了一种无磁自旋太赫兹发射装置、探测系统及制备方法，解决了现有技术中自旋太赫兹发射器尺寸小、对泵浦激光能量利用率低的问题。
[0005]一方面，本专利技术提供了一种无磁自旋太赫兹发射装置，包括激光放大器、分束镜、扩束模块和自旋太赫兹发射模块；
[0006]分束镜设置于激光放大器的出射端，用于从激光放大器产生的激光中分离出泵浦光；
[0007]扩束模块包括凹面镜和凸面镜，凹透镜设置于分束镜和凸透镜之间；
[0008]自旋太赫兹发射模块设置于凸面镜的出光侧；自旋赫兹发射模块设置多个自旋太赫兹发射器，多个自旋太赫兹发射器以预设距离平行设置；泵浦光经自旋太赫兹发射模块产生太赫兹波。
[0009]可选地，设置3个自旋太赫兹发射器：第一自旋太赫兹发射器、第二自旋太赫兹发射器和第三自旋太赫兹发射器；3个自旋太赫兹发射器以预设距离平行设置。
[0010]可选地，其中，预设距离的表达式为：
[0011]△
d＝(
△
t*c)/
△
n；
[0012]△
n＝n
环
‑
n
THz
；
[0013]其中，
△
d为两个相邻自旋太赫兹发射器之间的间隔距离；
△
t为通过自旋太赫兹发射器产生的太赫兹与激光的时间差；
△
n为折射率差；c为光速；n
环
为激光在环境中的折射率；n
THz
为太赫兹光在环境中的折射率。
[0014]另一方面，本专利技术还提供了一种无磁自旋太赫兹发射装置的探测系统，其特征在
于，包括自旋太赫兹发射装置、延时器、ITO玻璃、抛物面镜组、探测晶体和电光取样探测器；其中，自旋太赫兹发射装置使用前述自旋太赫兹发射装置；其中，自旋太赫兹发射装置使用前述权利要求1
‑
3任一项的自旋太赫兹发射装置。
[0015]第三方面，本专利技术还提供了一种无磁自旋太赫兹发射装置的无磁自旋太赫兹发射器的制备方法，具体步骤为：
[0016]对衬底进行超声清洗；
[0017]用氮气吹干衬底表面水分；
[0018]对衬底进行磁控涂层溅射获得无磁自旋太赫兹发射器：在衬底上依次溅射IrMn、CoFeB和W涂层获得无磁自旋太赫兹发射器，IrMn、CoFeB和W的厚度比例为：0.5～1.5:0.5～1.5:0.5～1.5。
[0019]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益效果：
[0020](1)本专利技术的发射装置能够在不需要外磁场的情况下仍然可以产生太赫兹辐射，由此使得制作大尺寸的自旋太赫兹发射器成为可能，如4英寸大的自旋太赫兹发射器，从面积上相比扩大了100倍，由此产生的太赫兹辐射强度也提升了100倍，生成强场太赫兹波。将自旋太赫兹发射器产生的太赫兹辐射进入强场阶段。
[0021](2)本专利技术的发射装置利用多个大尺寸无磁场的自旋太赫兹发射器实现了对泵浦飞秒激光能量的重复利用，从而提升了产生太赫兹的总能量，实现强场太赫兹输出。
[0022](3)本专利技术采用级联发射的方法提高激光能量利用率，将太赫兹输出能量达到强场范围，结构简单，操作方便。
附图说明
[0023]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。
[0024]图1为本专利技术的无磁自旋太赫兹发射装置的探测系统的示意图。
[0025]图2为本专利技术的无磁自旋太赫兹发射装置的结构示意图；
[0026]附图标记：
[0027]1.激光放大器产生的激光；2.分束镜；3和4.第一区间反射镜；5.第一反射模块；6.第二反射模块；7.延时器；8和9.第三区间反射镜；10.第一区间反射镜；11.凹面镜；12.凸面镜；13.第一自旋太赫兹发射器；14.第二自旋太赫兹发射器；15.第三自旋太赫兹发射器；16.ITO玻璃；17.第一抛物面镜；18.第二抛物面镜；19.太赫兹波；20.第三抛物面镜；21.探测晶体；22.光取样探测器。
具体实施方式
[0028]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0029]本专利技术的一个具体实施例，如图1
‑
2，公开了一种无磁自旋太赫兹发射装置，包括激光放大器、分束镜2、扩束模块、自旋太赫兹发射模块。
[0030]可选地，分束镜2设置于激光放大器的出射端，用于将激光放大器产生的激光1分
为泵浦光和探测光；优选地，泵浦光和探测光的分束比为1:9。
[0031]可选地，分束镜2与扩束模块构成泵浦光光路，分束镜2与扩束模块之间设置第一区间反射镜10，泵浦光从分束镜射出后经第一区间反射镜10射入扩束模块。优选地，扩束模块为10倍扩束模块。
[0032]可选地，扩束模块包括凹面镜11和凸面镜12，凹透镜11设置于分束镜2和凸透镜12之间，进一步地，凹透镜11设置于第一区间反射镜10和凸透镜12之间。
[0033]可选地，自旋太赫兹发射模块设置于凸面镜12的出光侧；自旋赫兹发射模块设置多个自旋太赫兹发射器，多个自旋太赫兹发射器以预设距离平行设置，优选地，设置3个自旋太赫兹发射器：第一自旋太赫兹发射器13、第二自旋太赫兹发射器14和第三自旋太赫兹发射器15，泵浦光经自旋太赫兹发射模块产生太赫兹波19。
[0034]进一步地，3个自旋太赫兹发射器以预设距离平行设置，中间间隔为空气，优选地，第一自旋太赫兹发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无磁自旋太赫兹发射装置，其特征在于，包括激光放大器、分束镜、扩束模块和自旋太赫兹发射模块；分束镜设置于激光放大器的出射端，用于从激光放大器产生的激光中分离出泵浦光；扩束模块包括凹面镜和凸面镜，凹透镜设置于分束镜和凸透镜之间；自旋太赫兹发射模块设置于凸面镜的出光侧；自旋赫兹发射模块设置多个自旋太赫兹发射器，多个自旋太赫兹发射器以预设距离平行设置；泵浦光经自旋太赫兹发射模块产生太赫兹波。2.根据权利要求1所述的无磁自旋太赫兹发射装置，其特征在于，设置3个自旋太赫兹发射器：第一自旋太赫兹发射器、第二自旋太赫兹发射器和第三自旋太赫兹发射器；3个自旋太赫兹发射器以预设距离平行设置。3.根据权利要求2所述的无磁自旋太赫兹发射装置，其特征在于，其中，预设距离的表达式为：
△
d＝(
△
t*c)/
△
n；
△
n＝n
环
‑
n
THz
；其中，
△

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓君，刘少杰，陈赛，张铭瑄，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：