[发明专利]一种集成电子自旋芯片的太赫兹产生模块及时域光谱系统

权利要求书

1.一种集成电子自旋芯片的太赫兹产生模块，其特征在于，包括：光纤固定基座上的传输光纤、激光耦合透镜固定基座上的激光耦合透镜、固定基片上的固定的电子自旋芯片、第一磁铁、超半球透镜、太赫兹透镜、第二磁铁；外部配置的光源发射的激光通过传输光纤传输激光，激光经过激光耦合透镜后聚焦到电子自旋芯片处，用于激励芯片辐射太赫兹波，激光的入射到电子自旋芯片上的激光光斑位置和尺寸影响太赫兹波的辐射方向和辐射效率，通过调节光纤固定基座以及激光耦合透镜固定基座的前后位置，用于调整激光的聚焦位置和聚焦光斑的尺寸，进而实现太赫兹辐射方向和辐射效率的优化；光纤尾套和后端外壳用于传输光纤、光纤固定基座、激光耦合透镜固定基座的固定安装，用于保持激光传输的稳定性；通过第一磁铁和第二磁铁对电子自旋芯片的材料磁化提供磁场，通过控制磁场强度和磁场方向可以实现太赫兹辐射强度和辐射方向的控制，磁铁固定板采用非铁磁性材料用于实现磁铁的安装固定；电子自旋芯片辐射的太赫兹波是发散的，经过超半球透镜后实现初步的会聚，再经过太赫兹透镜后实现准直输出，前端外壳用于固定基片、超半球透镜、太赫兹透镜、磁铁的固定安装，用来保持太赫兹发射信号的稳定性。

2.如权利要求1所述的集成电子自旋芯片的太赫兹产生模块，其特征在于，所述传输光纤采用单模光纤或者单模保偏光纤；所述激光耦合透镜采用对泵浦激光高透的聚焦镜，用于将泵浦激光聚焦到电子自旋芯片上；所述电子自旋芯片采用基于电子自旋效应的多层异质结构，由非铁磁层/铁磁层/非铁磁层组成；所述固定基片采用对太赫兹波高透的材料。

3.如权利要求2所述的集成电子自旋芯片的太赫兹产生模块，其特征在于，所述第一磁铁和第二磁铁采用尺寸超过电子自旋芯片截面的磁铁，并在电子自旋芯片两边对称放置，用于提供电子自旋芯片产生太赫兹波所需要的磁场；还设置有磁铁固定板，采用非铁磁性材料，用于将磁铁位置固定，同时用于将磁铁拆卸更换。

4.如权利要求3所述的集成电子自旋芯片的太赫兹产生模块，其特征在于，所述超半球透镜采用高阻硅材料，用于聚集发散的太赫兹波；所述太赫兹透镜由对太赫兹波高透的TPX材料组成，用于将太赫兹波准直输出。

5.如权利要求4所述的集成电子自旋芯片的太赫兹产生模块，其特征在于，还设置有光纤尾套由橡胶组成，用于保护光纤尾部；所述光纤固定基座由可移动的金属滑块组成，用于固定传输光纤以及调试传输光纤与激光耦合透镜之间的距离；所述激光耦合透镜固定基座由位置可调的金属滑块组成，用于夹持激光耦合透镜，并调整位置。

6.如权利要求5所述的集成电子自旋芯片的太赫兹产生模块，其特征在于，还设置有后端外壳和前端外壳，其中后端外壳用于传输光纤、光纤固定基座、激光耦合透镜固定基座的固定安装，用于保持激光传输的稳定性，前端外壳用于固定基片、超半球透镜、太赫兹透镜、磁铁的固定安装，用于保持太赫兹辐射信号的稳定性，均采用非铁磁性材料组成。

7.如权利要求5所述的集成电子自旋芯片的太赫兹产生模块，其特征在于，所述电子自旋芯片由铁磁层FM/非铁磁层NM以FM|NM|FM|NM结构组合而成，并固定在固定基片上。

8.如权利要求1所述的集成电子自旋芯片的太赫兹产生模块的太赫兹时域光谱系统，其特征在于，飞秒激光器出射的激光经1×2耦合器分为两束，其中一束经过光纤延迟器后由传输光纤将激光入射到光纤耦合电子自旋发射天线，用于实现太赫兹波的产生，另一束经传输光纤入射到光纤耦合光电导探测天线，用于实现太赫兹波的探测，光纤延迟器用于实现太赫兹脉冲的等效时间采样；在测试样品时发射天线和探测天线均为光纤耦合式的器件，所以器件的相对位置和角度可以灵活调节而不影响激光的传输，方便用户使用。