[发明专利]近场太赫兹THz时域光谱表征方法及其测试装置

权利要求书

1.一种近场太赫兹THz时域光谱测试装置，其特征是包括飞秒激光光源、半波起偏器、光学分束器、光学斩波器、固体太赫兹发射源、光学延迟器、波片、电光晶体、Wollaston偏振光分束器、光电探测器和锁相放大器；

飞秒激光光源输出光脉冲，经半波起偏器后，由光学分束器分为泵浦光和检测光；本装置的光路包括泵浦光路和检测光路；检测光经光学延迟线和检测光路与泵浦光路在电光晶体处重合；

泵浦光对应泵浦光路，在泵浦光路上，沿光的照射方向依次设有固定的光学斩波器、可拆除的固体太赫兹发射源和测试样品放置位置；所述光学斩波器输出用于锁相放大器的同步频率信号；

检测光对应检测光路；在检测光路上，设有光学延迟器、Wollaston偏振光分束器、波片和沃拉斯顿棱镜；

与测试样品放置位置对应处设置电光晶体和透镜，电光晶体采集的来自测试样品光信号经透镜后，再经Wollaston偏振光分束器送到波片和沃拉斯顿棱镜，分为P光和S光，这两个光速送入光电探测器，光电探测器进行光电转换后输出的电信号由锁相放大器进行放大；锁相放大器的同步频率信号来自泵浦光路或来自检测光路中的光学斩波器。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是所述电光晶体作为太赫兹THz探测器，是碲化锌ZnTe电光晶体；电光晶体与被测样品表面的最大距离小于1.0cm；

碲化锌ZnTe电光晶体面向测试样品的一侧的表面依顺序制备二氧化硅SiO₂膜和锗Ge膜，采用电子束蒸发的方式制备。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征是所述二氧化硅SiO₂膜的厚度为133nm±10％；锗Ge膜厚度为300nm±10％。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征是所述固体太赫兹发射源是无源的非线性光学整流晶体或有源的光电导天线；所述波片为λ/2或λ/4波片；所述光电探测器是差分光电探测器。 

5.一种使用权利要求1～4任一所述装置的近场太赫兹时域光谱测试方法，其特征是包括两种测试模式：太赫兹THz透/反射谱法和发射谱方法：

第一测试模式：透/反射谱法为使用太赫兹THz光信号辐射纳米结构的样品，通过测量经过测试样品的太赫兹THz透/反射信号的幅度和相位信息，来进行光谱表征；

第二测试模式：发射谱法则是利用近红外飞秒激光脉冲直接辐射纳米结构的测试样品，激励出具有一定幅度和相位信息的太赫兹THz光信号，用以作为光谱分析；

发射谱法与透/反射谱法的切换通过在泵浦光路中移去或加入调整好的固体太赫兹发射源来实现，其中，在泵浦光路中设置固体太赫兹发射源为透/反射谱法。

6.根据权利要求5所述方法，其特征是本方法是针对纳米尺度的准一维半导体或金属纳米结构进行近场方式下的太赫兹THz时域光谱THz-TDS表征。