[发明专利]太赫兹时域光谱系统及其测量单晶金刚石光电参数的方法

说明书

本发明公开了一种太赫兹时域光谱系统及其测量单晶金刚石光电参数的方法，其中系统包括飞秒激光器、分束器、泵浦光路、探测光路、充气室、低温恒温器，以及依次相互连接的锁相放大器、数据处理装置以及计算机，泵浦光路包括光学斩波器，以及在充气室内的太赫兹波发射器、第一离轴抛物面镜组、样品架、第二离轴抛物面镜组、半透半反射镜和太赫兹波探测器，探测光路包括光学时延镜组和光程调节装置，探测光路从半透半反射镜汇入泵浦光路。本发明的泵浦光路的太赫兹波探测部分设置在了充气室内，避免了外界环境的影响，提高了测量精度，并且还设置有低温恒温器，通过低温恒温器还可实现不同测试温度下样品的测量。

技术领域

本发明涉及太赫兹光谱技术领域，特别涉及一种太赫兹时域光谱系统及其测量单晶金刚石光电参数的方法。

背景技术

随着太赫兹技术的飞速发展，太赫兹时域光谱技术作为一种测量表征材料太赫兹特性的有效手段变得越来越重要，并具有无损性、高信噪比、高灵敏度、高带宽等优点。

太赫兹时域光谱系统是基于相干探测技术的太赫兹产生和探测系统，能够同时得到太赫兹脉冲的振幅和相位信息，对太赫兹时域波形进行傅里叶变换可以直接得到被测样品的吸收系数、折射率、透射率等光学参数，对其频谱进行分析处理可以得到被测样品的复介电常数、载流子密度和迁移率等物理信息。

现有的太赫兹时域光谱系统容易受到外部环境(例如水汽)的影响，使得信号强度减弱并可能引入测量噪声，增加了数据处理量，测量结果也不够不准确。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明提供一种太赫兹时域光谱系统及其测量单晶金刚石光电参数的方法，可以很好的避免室外环境因素的影响，提高测量的准确度。

本发明第一方面提供了一种太赫兹时域光谱系统，包括飞秒激光器、分束器、泵浦光路、探测光路、充气室、低温恒温器、锁相放大器、数据处理装置以及计算机，所述泵浦光路包括光学斩波器、太赫兹波发射器、第一离轴抛物面镜组、样品架、第二离轴抛物面镜组、半透半反射镜和太赫兹波探测器，所述探测光路包括光学时延镜组和光程调节装置，所述探测光路从所述半透半反射镜汇入所述泵浦光路；

所述太赫兹波发射器、所述第一离轴抛物面镜组、所述样品架、所述第二离轴抛物面镜组、所述半透板反射镜和所述太赫兹波探测器设置于所述充气室内，所述低温恒温器用于对所述样品架上的样品进行降温，所述太赫兹波探测器与所述锁相放大器相连，所述锁相放大器与所述数据处理装置相连，所述数据处理装置与所述计算机相连。

在本发明第一方面一种可选的实施方式中，所述太赫兹波发射器为ZnTe晶体太赫兹波发射器，所述太赫兹波探测器为ZnTe晶体太赫兹波探测器。

在本发明第一方面一种可选的实施方式中，所述充气室内的填充气体为氮气。

在本发明第一方面一种可选的实施方式中，所述光学斩波器与所述太赫兹波发射器之间设置第一反射镜。

在本发明第一方面一种可选的实施方式中，所述光学时延镜组与所述半透半反射镜之间设置有第二反射镜。

本发明第二方面提供了一种太赫兹时域光谱系统测量单晶金刚石光电参数的方法，包括：

搭建太赫兹时域光谱系统，所述太赫兹时域光谱系统包括飞秒激光器、分束器、泵浦光路、探测光路、充气室、低温恒温器、锁相放大器、数据处理装置以及计算机，所述泵浦光路包括光学斩波器、太赫兹波发射器、第一离轴抛物面镜组、样品架、第二离轴抛物面镜组、半透半反射镜和太赫兹波探测器，所述探测光路包括光学时延镜组和光程调节装置，所述探测光路从所述半透半反射镜汇入所述泵浦光路；