用于减少与光纤的拉伸相关的影响的系统包括：光学控制源，光学源输出光信号；光学地耦合到光学源的太赫发射器和接收器；以及用于将光信号提供给太赫发射器和太赫接收器两者从而通过光信号使太赫接收器与太赫发射器同步的装置。该装置防止承载提供给太赫接收器和太赫发射器的光信号的光纤的拉伸，或者允许拉伸光纤，从而仍然通过所述光信号使太赫接收器与太赫发射器同步。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及太赫产生系统，更具体地说，涉及具有泵浦探测配置的太赫产生系统。
技术介绍
时域太赫产生系统利用太赫产生和接收器装置，这些装置由亚300飞秒持续时间的激光脉冲触发和供电。太赫装置用0. 020到大于10太赫范围内的傅里叶变换处理光谱内容产生和/或检测电磁脉冲或脉冲序列。最通常，这些太赫电磁脉冲是0. 050到4太赫范围内的近单循环亚皮秒瞬变。有几种在泵浦探测配置中使用的普通太赫发射器和接收器装置。这些装置包括非线性电光晶体(诸如ZnTe、GaP等)和光电导半导体装置(在GaAs、InGaAs和其它超高速半导体上制造的“AustonSwitches”)。这些装置中的主要区别是泵浦探测设备中的光学驱动器的中心波长(例如，GaAs在大约800nm, InGaAs在1000和1600nm之间)。出于示例性的目的，将描述光电导装置。在光电导太赫发射器中，由飞秒激光脉冲照射偏置光电导开关间隙。产生载流子并且电流流经偏置间隙，随着激发激光脉冲的时间分布快速地上升，并随着载流子的复合快速地下降。通过麦克斯韦尔方程，该随时间变化的电流产生太赫脉冲。产生的太赫脉冲电磁场通过通常称为泵浦探测方法的高度精确的时间选通(time gating)的方法检测。驱动太赫发射器的第一激光脉冲是泵浦。相对于第一太赫发射器脉冲精确地以飞秒或亚飞秒精度时间延迟的第二激光脉冲是探测，如美国专利No. 6，320，191 和6，849，852所示，这两个美国专利的全部内容都以引用的方式并入本文中。探测脉冲照射非偏置光电导开关。该开关可以承载亚皮秒持续时间的电流。如果驱动太赫接收器的飞秒激光脉冲在时间上与产生的太赫脉冲电磁场的一部分一致，那么电流将流经该开关。 电流在该特定时间与太赫脉冲场的振幅和符号成比例。典型的，泵浦和探测之间的定时被系统地改变，并且时域太赫波形被记录为太赫接收器电流对于泵浦和探测之间的延迟的函数。不管在泵浦探测设备中利用的太赫发射器或接收器装置如何，泵浦束和探测束的光路长度必须是已知的并且被保持稳定在飞秒或亚飞秒精度。如果光路长度不稳定，则这样会引入短期抖动或长期定时漂移。这种定时误差将以多种方式使测量的太赫波形发生变形。例如，傅里叶变换和时域太赫谱测量将具有分布到不正确的频率的功率。在另一个例子中，抖动和漂移将使穿过诸如纸的材料的太赫脉冲的飞行时间变形，从而导致从太赫后定时导出的不正确的厚度测量。在之前的实施方式中，时域太赫仪器会在整个自由空间环境中传送泵浦束和探测束。这一自由空间环境的稳定性完全依赖于光学传输的机械稳定性。但是，由于这种依赖性，自由空间传输是高度受限的实施方式。提供光学泵浦和探测的飞秒激光器、以及光学延迟机构必须永久地附接到保持太赫发射器和接收器装置的同一机械结构。在没有拆卸该系统并然后在新的位置中重新组装整个系统的情况下，这些太赫发射器和接收器装置不能相对于彼此和系统的其它部件自由地定位。可自由地定位的太赫发射器和接收器模块可以通过经由光纤传送泵浦和探测飞秒光学驱动器来构建。光纤通常是单模的或者是单模保偏的。该光纤允许太赫发射器和接收器模块在仪器配置期间或在仪器使用中一起或独立地移动(例如，发射器和接收器可以安装到光栅扫描成像托架(pantry)中一这允许被测试的对象保持不动；自由空间系统通常要求在自由空间太赫系统保持不动时对象移动)。随着光纤弯曲，光纤引导泵浦和探测光学驱动器，而且，大部分地，但通常的时间不够在泵浦和探测光路两者中都保持恒定不变的光路长度。只要光纤的运动由不拉伸或者不将光纤置于拉紧之下的简单的弯曲构成，光路长度就会保持恒定不变。不幸地，在泵浦和探测工序期间的光纤的运动会因疏忽在运动期间拉伸。这可以通过简单的拉紧或者通过弯曲和导致拉紧和拉伸的使光纤在电缆护套、舱壁或其它位置内捆绑的其它运动来实现。如果光纤被拉伸和/或被拉紧，则穿过光纤的泵浦和/或探测脉冲群行进时间会增加。该群延迟通过一种或多种物理效应导致，所述物理效应主要是纤芯的长度尺度的增加，和/或应变诱导的群速的改变，群速是通过折射率对于频率的一阶导数相关的。可能由拉伸或拉紧导致的这些若干皮秒的无意的延迟会使由泵浦探测方法产生和/或检测的时域太赫波形严重地变形。
技术实现思路
在克服现有技术的缺点的努力中，描述用于减少与光纤的拉伸有关的影响的系统。该系统包括光学控制源，该光学源输出光信号；光学地耦合到光学源的太赫发射器和接收器；以及用于将光信号提供给太赫发射器和太赫接收器两者从而通过光信号使太赫接收器与太赫发射器同步的装置。该装置防止传播被提供给太赫发射器或太赫接收器的光信号的光纤的拉伸；或者提供传播发射器和接收器光脉冲的方法，从而使得在向太赫发射器和太赫接收器提供光信号的每一个路径中的光路长度被基本相等地拉伸。在防止了光纤的拉伸的情况下，用于提供光信号的装置可以是具有第一端和第二端的挠性管状结构，该挠性管状结构具有限定内部空间的壁部分。挠性管状结构的第一端耦合到光学控制源，而第二端耦合到太赫接收器和/或发射器。本实施例还包括至少一根光纤，其具有光学地耦合到光学源的第一端和光学地耦合到太赫接收器或太赫发射器的第二端。该光纤穿过挠性管状结构的内部空间。光纤以对管状结构的拉紧不拉伸光纤或在光纤上不诱导拉紧的方式通过管状结构；并且对管状结构的弯曲仅仅弯曲光纤，并且不会随着管状结构自身弯曲和移动而无意地诱导拉伸光纤或在光纤上诱导拉紧。这可以通过使用具有比挠性管状结构长的长度的光纤来实现。此外，如果在拉伸时光纤的长度比挠性管状结构长，那么对该管状结构的任何拉伸将不会拉伸光纤。在穿过光纤的光路被基本上相等地拉伸的情况下，用于提供光信号的装置可以是具有第一芯和第二芯的光纤。该光纤具有光学地耦合到泵浦探测设备光学源的第一端。光纤的第一芯光学地耦合到太赫发射器(泵浦路径)，而光纤的第二芯光学地耦合到太赫接收器(探测路径)。在该光纤被拉伸或拉紧的情况中，通过光纤的两个芯的任何光信号将被拉伸相同的量，从而消除了当单个光纤的仅一个芯被拉伸时导致的任何影响。在另一个实施例中，在穿过光纤的光路被基本上相等地拉伸的情况下，用于提供光信号的装置可以是具有单个芯的单个光纤。该单个光纤光学地耦合到光学源以及太赫发射器和接收器。在本实施例中，提供给太赫发射器和接收器的信号彼此正交地沿着光纤发送。然后，这些信号可以被分用并提供给太赫发射器和接收器。光纤可以是保偏的，在这样的情况下，泵浦/发射器光信号和探测/接收器光信号可以通过下述方式来复用和分用发射(launch)并然后分离光的正交偏振态。在另一种可能性中，泵浦/发射器光信号和探测 /接收器光信号可以基本上具有光学中心频率，并且信号可以通过使用频率带通滤波器进行复用和分用。由于仅使用了单个光纤，所以对该光纤的任何拉伸会将两个光信号拉伸相同的量，从而消除了在仅对一个光信号进行拉伸时的任何影响。对于本领域的技术人员来说，在参考构成本说明书的一部分并附录在本说明书中的附图和权利要求书对下面的描述进行阅读之后，本专利技术的进一步的目的、特征和优点将变得更加清楚。附图说明图1示出利用两个挠性管状结构的用于减少与光纤的拉伸有关的影响的系统的第一实施例；图2是大致沿图1的线2-2截取的图1的挠性管状结构的更详细的视图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·奇姆达斯，
申请(专利权)人：派克米瑞斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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