[发明专利]室温工作的高灵敏度、高分辨率太赫兹辐射探测器

说明书

技术领域

 本发明涉及一种太赫兹探测装置，尤其涉及一种能在常温下稳定运转的高灵敏度、高分辨率太赫兹辐射探测器。

背景技术

众所周知，太赫兹波的应用前景十分广泛，但是限制其应用的一个很重要的因素是太赫兹波的探测，采用商用化的热释电探测器能够实现太赫兹信号的探测，但由于它的噪声等级比较高，该设备需要相对较高的太赫兹功率或单脉冲能量，因而对于微弱太赫兹信号的探测来说灵敏度太低；BOLOMETER探测器虽然灵敏度较高，但是由于BOLOMETER探测器需要液氦液氮冷却，所以使用起来十分不方便；除此之外，热释电探测器和BOLOMETER都无法探测ns量级或更短的太赫兹脉冲，时域分辨率不能满足实际中对太赫兹信号探测的需求。

发明内容

光学参量方法产生THz波的过程中，泵浦光在非线性晶体中通过频率下转换产生THz波和Stokes光，本发明是基于其相反的光学参量过程，即泵浦光和THz波在非线性晶体中可通过频率上转换过程产生Stokes光，由于近红外波段的Stokes光的探测非常简便灵敏，所以通过探测Stokes光可以间接探测THz波，该过程提供一种能在常温下稳定运转的高灵敏度、高分辨率太赫兹辐射探测器。

本发明可以通过如下措施达到：

一种室温工作的高灵敏度、高分辨率太赫兹辐射探测器，包括：近红外激光器、太赫兹探测信号、离轴抛物面镜、上转换晶体、光学滤波器、近红外探测器，其特征在于：

所述近红外激光器为输出波长位于近红外波段的激光器，其形式可以为全固态激光器或光纤激光器，输出激光是连续的亦可以是脉冲的；

所述太赫兹探测信号为待测量信号；

所述离轴抛物面镜用于聚焦反射太赫兹信号，中心处有一可通过近红外激光器中产生的未转换近红外光的圆孔；

所述上转换晶体能够保证太赫兹探测信号和近红外激光信号在其中满足上转换条件，产生上转换近红外信号；

所述光学滤波器能够滤除未转换近红外光信号；

所述近红外光探测器可用于探测近红外波段光信号。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

        本发明提供了一种实现室温工作的高灵敏度、高分辨率太赫兹辐射探测器的技术途径。该发明在常温工作环境下，能够检测低能量的太赫兹脉冲信号，在时域上具有ns级高分辨率，明显降低了现有探测手段中对待探测太赫兹信号源的限制，满足实际应用中太赫兹信号探测的需求

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中标记近红外激光器1、太赫兹探测信号2、离轴抛物面镜3、上转换晶体4、光学滤波器5、近红外探测器6。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为了解决现有THz探测装置灵敏度低、分辨率不足、使用不便的问题，本发明实施提供一种室温工作的高灵敏度、高分辨率太赫兹辐射探测器设计方案，参见图1，本发明实施里通过利用上转换晶体使得较弱的THz信号与较强近红外光发生混频或参量过程，产生上转换近红外光信号。这样做的好处是：上转换近红外信号能够被市面上成熟的商用近红外探测器所探测，测量灵敏度高、分辨率高，可按实际需求选取；该套系统无需低温冷却，在室温下即可稳定工作。

参见图1，详见下文描述：

一种室温工作的高灵敏度、高分辨率太赫兹辐射探测器包括：近红外激光器1、待测太赫兹信号2、离轴抛物面镜3、上转换晶体4、光学滤波器5、近红外探测器6，离轴抛物面镜3、离轴抛物面镜3中心处设有可通过近红外光的圆孔；

近红外激光器1发出的近红外光通过离轴抛物面镜3中心的小孔入射至上转换晶体3中，待测太赫兹信号2通过离轴抛物面镜3反射聚焦后也入射至上转换晶体3中，两束光在上转换晶体3中发生混频或参量过程，`产生上转换近红外信号，上转换信号和未转换信号在通过光学滤波器5后，未转换近红外信号被滤除，上转换近红外信号进入近红外探测器6中，这样就间接的通过近红外探测器6探测的近红外信号测得了待测太赫兹信号2。

其中，激光晶体可以是Nd:YVO₄晶体，也可以是Nd:YAG等其他常用激光晶体，分别对应不同的近红外激光波长，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。

其中，所述近红外激光器可以是连续运转、脉冲运转或调制运转，其类型可以为光纤激光器或全固态激光器，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。