【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太赫兹测量领域，具体涉及一种太赫兹时空分布单发测量装置、其测量方法及测量系统。
技术介绍
1、太赫兹(thz)一般指频率范围为0.1thz～10thz(对应波长范围为3000μm～30μm)的电磁波，处于微波波段和红外波段之间。由于其独特的频率范围，其有一些独特的特点，在安检、通信、材料、生物等方面具有重要的意义。随着近几十年来各种太赫兹源的蓬勃发展，尤其是随着超快激光的不断发展，基于超快激光的各类太赫兹源不断出现，相应的对太赫兹测量方案的需求也不断提升。目前针对基于超快激光的太赫兹源的时域波形的测量主要有电光采样和迈克尔逊干涉两种方案，这两种方案都需要依靠多次扫描获得太赫兹时域波形。但由于某些太赫兹源依赖于复杂的激光装置，运行频率较低且重复性相对较差，通过传统的扫描式方案获得其时域波形在实验上几乎不可行。近年来，为测量低重频太赫兹源的时域波形，出现了多种单发太赫兹时域波形测量方案。针对强激光驱动的太赫兹源，谱编码方案和空间编码方案是目前已经出现的单发测量方案。然而，这些方案仅可单发测量太赫兹时域波形，无法测量太赫兹空间分布。即使通过改良方案设计，最多也只能实现一维空间分布的单发测量。即，这些方案通过设计最多可以实现一维时间分辨和一维空间分辨，对于太赫兹二维空间分布仍不能实现单发测量。对于太赫兹空间分布单发探测，目前主要依靠太赫兹相机，但太赫兹相机无时间分辨能力，无法测量太赫兹时域波形。综上所述，目前仍缺乏可以在一发内能同时探测太赫兹二维空间分布和一维时间分布的单发探测方案。
技术实现思
1、因此，本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种太赫兹时空分布单发测量装置、其测量方法及测量系统，以实现太赫兹的二维空间分布和时域波形的单发测量。
2、在阐述本专利技术的技术方案之前，定义本文中所使用的术语如下：
3、术语“oap”是指：离轴抛物面镜。
4、术语“探针光”是指：一束短脉宽飞秒激光，其能量较弱，用于对太赫兹进行测量。
5、术语“offner展宽器”是指：由凹面镜、凸面镜和光栅构成的光谱展宽系统。
6、为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种太赫兹时空分布单发测量装置，所述太赫兹时空分布单发测量装置包括：探针光调制组件、电光晶体和成像组件；其中，
7、所述电光晶体位于所述探针光调制组件和所述成像组件之间；
8、所述探针光调制组件对探针光进行时间和空间调制，所述电光晶体进行电光采样，所述成像组件测量探针光光斑。
9、根据本专利技术第一方面的太赫兹时空分布单发测量装置，其中，所述探针光调制组件包括调制脉宽器件和延时线；
10、优选地，所述探针光调制组件还包括用于对探针光空间进行调制的光阑。
11、根据本专利技术第一方面的太赫兹时空分布单发测量装置，其中，
12、所述延时线由精密电控平移台和屋脊反射镜组成；
13、所述调制脉宽器件选自以下一种或多种：双光栅展宽器、色散玻璃、四光栅展宽器、offner展宽器、棱镜对展宽器、展宽光纤，优选选自以下一种或多种：双光栅展宽器、色散玻璃、棱镜对展宽器，更优选为双光栅展宽器或色散玻璃，最优选为色散玻璃；和/或
14、所述调制脉宽器件对短脉宽探针光进行展宽；
15、优选地，所述光阑选自以下一种或多种：电动可变光阑、手动可变光阑、方形可变光阑，最优选为方形可变光阑。
16、根据本专利技术第一方面的太赫兹时空分布单发测量装置，其中，
17、所述电光晶体选自以下一种或多种：碲化锌晶体、磷化镓晶体、硫化锌晶体、砷化镓晶体、硫化铟晶体、硒化镓晶体，优选选自以下一种或多种：碲化锌晶体、磷化镓晶体、硒化镓晶体，更优选为碲化锌晶体或磷化镓晶体；
18、所述电光采样是当太赫兹入射在电光晶体上时产生双折射效应，调制探针光偏振；和/或
19、所述延时线使所述探针光和太赫兹在所述电光晶体处时空同步。
20、根据本专利技术第一方面的太赫兹时空分布单发测量装置，其中，
21、所述成像组件包括：透镜、四分之一波片、标准具和透射光栅；和/或
22、所述成像组件对所述电光晶体处的探针光光斑进行成像；
23、优选地，所述成像为对探针光光斑进行1:1成像或成缩小像；
24、更优选地，所述成像为成缩小像。
25、根据本专利技术第一方面的太赫兹时空分布单发测量装置，其中，
26、所述透镜的个数为1～4个，优选为2～3个，更优选为2个；
27、所述四分之一波片选自以下一种或多种：宽带消色差波片、零级波片、多级波片，优选为宽带消色差波片或零级波片，最优选为宽带消色差波片；和/或
28、所述标准具选自以下一种或多种：空气隙可调标准具、空气隙固定标准具、固体标准具，优选选自以下一种或多种：空气隙可调标准具、空气隙固定标准具、熔石英固体标准具，更优选为空气隙标准具或熔石英固体标准具；
29、优选地，所述熔石英固体标准具为两边镀70～95％部分反射膜，厚度40～60微米的固体标准具，更优选为两边镀80～90％部分反射膜，厚度45～55微米的固体标准具，最优选为两边镀85％部分反射膜，厚度50微米的固体标准具；和/或
30、优选地，所述空气隙可调标准具为两边镀80～90％部分反射膜，厚度30μm～100μm可调，基底材料为熔石英的空气隙可调标准具，更优选为两边镀85％部分反射膜，厚度40μm～60μm可调，基底材料为熔石英的空气隙可调标准具。
31、根据本专利技术第一方面的太赫兹时空分布单发测量装置，其中，所述透射光栅位于所述标准具后方，使不同波长的衍射光分量在空间上分开；
32、优选地，所述透射光栅的刻线为100～500线/mm，更优选为150～400线/mm，最优选为300线/mm。
33、根据本专利技术第一方面的太赫兹时空分布单发测量装置，其中，所述成像组件还包括：棱镜和相机，所述棱镜位于所述相机前；
34、优选地，所述棱镜对不同偏振进行分光，更优选选自以下一种：沃拉斯顿棱镜、罗雄棱镜、格兰泰勒棱镜、激光格兰棱镜，进一步优选为沃拉斯顿棱镜或罗雄棱镜，最优选为沃拉斯顿棱镜；和/或
35、优选地，所述相机为见光波段或近红外波段相机，最优选为面阵相机。
36、本专利技术的第二方面提供了一种单发测量方法，所述单发测量方法通过使用第一方面所述的太赫兹时空分布单发测量装置进行单发测量；
37、优选地，所述单发测量方法包括以下步骤：
38、(1)探针光束导入探针光调制组件进行调制后，和太赫兹光束时空同步的入射在电光晶体上，经过成像组件进行成像；
39、(2)通过对比有无太赫兹时同一波长同一偏振的光斑变化可以得到太赫兹光斑空间分布；通过对比不同波长同一偏振同一位置的光斑变化可以得到太赫兹时域信息。
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【技术保护点】
1.一种太赫兹时空分布单发测量装置，其特征在于，所述太赫兹时空分布单发测量装置包括：探针光调制组件、电光晶体和成像组件；其中，
2.根据权利要求1所述的太赫兹时空分布单发测量装置，其特征在于，所述探针光调制组件包括调制脉宽器件和延时线；
3.根据权利要求1或2所述的太赫兹时空分布单发测量装置，其特征在于：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的太赫兹时空分布单发测量装置，其特征在于：
5.根据权利要求1至4中任一项所述的太赫兹时空分布单发测量装置，其特征在于，
6.根据权利要求1至5中任一项所述的太赫兹时空分布单发测量装置，其特征在于：
7.根据权利要求1至6中任一项所述的太赫兹时空分布单发测量装置，其特征在于，所述透射光栅位于所述标准具后方，使不同波长的衍射光分量在空间上分开；
8.根据权利要求1至7中任一项所述的太赫兹时空分布单发测量装置，其特征在于，所述成像组件还包括：棱镜和相机，所述棱镜位于所述相机前；
9.一种单发测量方法，其特征在于，所述单发测量方法通过使用权利要求1至8中任
10.一种太赫兹时空分布测量系统，其特征在于，所述太赫兹时空分布测量系统包括根据权利要求1至8中任一项所述的太赫兹时空分布单发测量装置。
...【技术特征摘要】
1.一种太赫兹时空分布单发测量装置，其特征在于，所述太赫兹时空分布单发测量装置包括：探针光调制组件、电光晶体和成像组件；其中，
2.根据权利要求1所述的太赫兹时空分布单发测量装置，其特征在于，所述探针光调制组件包括调制脉宽器件和延时线；
3.根据权利要求1或2所述的太赫兹时空分布单发测量装置，其特征在于：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的太赫兹时空分布单发测量装置，其特征在于：
5.根据权利要求1至4中任一项所述的太赫兹时空分布单发测量装置，其特征在于，
6.根据权利要求1至5中任一项所述的太赫兹时空分布单发测量装置，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖国前，雷弘毅，李玉同，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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