CN201601382U - 差频太赫兹脉冲整形系统 - Google Patents
差频太赫兹脉冲整形系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201601382U CN201601382U CN2010201136561U CN201020113656U CN201601382U CN 201601382 U CN201601382 U CN 201601382U CN 2010201136561 U CN2010201136561 U CN 2010201136561U CN 201020113656 U CN201020113656 U CN 201020113656U CN 201601382 U CN201601382 U CN 201601382U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pulse
- laser
- shaping
- row
- waveform
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种差频太赫兹脉冲整形系统,它是由以下元器件组成:飞秒激光器、起偏分束器、激光脉冲时空变换整形装置、λ/2波片、全反镜、半透半反镜、非线性晶体、THz探测装置和锁相放大器,通过控制出射的激光脉冲的波形和脉冲间隔,通过控制激光脉冲波形控制太赫兹脉冲波形,控制两列激光脉冲的偏振方向就可以调整太赫兹脉冲电场的极化方向。本实用新型利用光学差频过程产生太赫兹辐射,并对太赫兹脉冲波形及脉冲间隔进行调整的技术方案,不仅可以控制太赫兹脉冲的波形和脉冲间隔,还可以控制太赫兹脉冲电场极化方向。
Description
技术领域
本实用新型属于太赫兹技术领域,是基于光学差频过程对太赫兹波形进行控制的整形系统
背景技术
目前,产生任意可控波形的太赫兹脉冲的方法主要有三种:一、直接产生任意波形的太赫兹脉冲,但到目前为止,还没有任何一种装置能够根据需要产生任意的波形太赫兹脉冲。二、根据所需太赫兹脉冲的波形来设计阵列形式的光导天线,根据波形控制的要求对每个光导天线施加不同的偏压以控制光导天线光电流的空间分布,这样经过叠加来控制所产生的太赫兹辐射的波形,但是用这种办法通常会造成较大的功率损失。三、光整流效应的太赫兹脉冲整形也就是首先对激发太赫兹辐射的光脉冲进行整形,用整形后的光脉冲激发太赫兹辐射。
上述基于光电导天线和光整流效应的太赫兹脉冲整形缺陷是:虽然可以实现对太赫兹脉冲的波形和脉宽进行调制,但无法对太赫兹脉冲的电场极化方向加以控制,无法满足化学反应动力学过程和太赫兹通讯对太赫兹的波形的要求。
近年来随着激光脉冲整形技术的发展,几乎可以产生任意形状的超短光脉冲序列。所谓的激光脉冲整形技术是将飞秒激光器产生的超短激光脉冲经过激光脉冲整形装置实现输出激光脉冲波形和脉冲间隔的可编程控制。因此,用这种方法进行太赫兹脉冲的整形具有较大的灵活性。在目前发展起来的用光学方法产生宽频带太赫兹脉冲的方法中,无论是光导天线还是光整流产生太赫兹辐射,太赫兹辐射的强度都正比于光电流对时间的二阶导数,因此,通过现有激光脉冲整形装置控制激发脉冲的波形完全可以实现对太赫兹脉冲波形的控制,但是无法实现太赫兹电场极化方向的调制。因此,提供一种基于差频的太赫兹脉冲整形系统是欲待解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型为解决现有太赫兹脉冲整形装置无法实现太赫兹电场极化方向调制的技术问题,提供一种基于差频的太赫兹脉冲整形系统。
为实现上述目的,本实用新型的差频太赫兹脉冲整形由以下元器件组成:飞秒激光器、起偏分束器、激光脉冲时空变换整形装置、λ/2波片、全反镜、半透半反镜、非线性晶体、THz探测装置和锁相放大器,上述元器件的光路传输关系是:
从飞秒激光器中出射的激光脉冲经过一个起偏分束器分成偏振的两列激光,一列作为泵浦光,一列作为探测光。泵浦光再经过一个起偏分束器分成两列,这两列激光分别经过各自激光脉冲时空变换整形装置进行整形,将经过整形后的两列激光脉冲分别通过λ/2波片调整为偏振方向相互垂直;两列整形偏振方向垂直的激光再通过一个起偏分束器合成一列,会聚到非线性晶体中,通过差频效应产生太赫兹脉冲;探测激光经过一个电控位移台(也叫精密电仪台)实现时间延迟,入射到THz探测系统中探测太赫兹脉冲的波形。
所述的激光脉冲时空变换整形装置构造是:它包括两个相同的光栅、两个相同的透镜和一个可编程控制空间光调制器五个元器件,这五个元器件排放位置是:第一光栅、第一透镜、可编程控制空间光调制器、第二透镜和第二光栅,每个元件之间的间距都等于透镜的焦距f。
下面通过太赫兹波形的调制原理来说明本实用新型的用途和优势:两列入射激光分别经过激光脉冲时空变换整形装置,在变换整形装置中控制出射的激光脉冲的波形和脉冲间隔,通过控制激光脉冲波形控制太赫兹脉冲波形,控制两列激光脉冲的偏振方向就可以调整太赫兹脉冲电场的极化方向。本实用新型利用光学差频过程产生太赫兹辐射,并对太赫兹脉冲波形及脉冲间隔进行调整的技术方案,不仅可以控制太赫兹脉冲的波形和脉冲间隔,还可以控制太赫兹脉冲电场极化方向。这与用光电导天线或通过光整流过程对太赫兹脉冲进行整形的方案比具有明显的优势。
附图说明
图1为激光脉冲时空变换整形装置实施例示意图;
图2为本实用新型太赫兹脉冲整形系统实施例示意图;
图3为在<110>ZeTe晶体中的差频示意图。
图中:PBS-起偏分束器,BS-半透半反镜,ZnTe-晶体。
具体实施方式
下面结合附图和具体整形步骤对本实用新型进行详细说明:
本实用新型的差频太赫兹脉冲整形系统结构如图2所示,从图中可以看出。从飞秒激光器中出射的激光脉冲经过第一起偏分束器PBS I分成偏振的两列激光,一列作为泵浦光,一列作为探测光。泵浦光再经过第二个起偏分束器PBSII分成两列,第一列泵浦光1直接进入激光脉冲时空变换整形装置1,第二列泵浦光2经全反镜反射进入激光脉冲时空变换整形装置2,两列泵浦光分别在激光脉冲时空变换整形装置1和2中通过可编程控制空间光调制器产生任意形状的激光脉冲,整形后的两列激光脉冲分别通过λ/2调整为偏振方向相互垂直,再通过第三个起偏分束器PBSIII合成一列,经过半透半反镜BS分成两列,一列进入锁相放大器观察入射激光的波形,另一列会聚到非线性晶体ZnTe中输出太赫兹脉冲;从第一起偏分束器PBS I分出的探测激光经过一个电控位移台实现时间延迟,入射到太赫兹探测系统中探测太赫兹脉冲的波形。
上述激光脉冲整形装置的结构如图1所示,它包括依次设置的光栅I、镜透I、可编程控制空间光调制器、透镜II和光栅II五个元件,每个元件之间的间距都等于透镜的焦距f。
实施时,入射激光脉冲在光栅I发生色散,取-1级衍射,色散方程如下:
式中d为光栅常数,λ为入射光波长,θi,θd分别为入射角和衍射角。光栅衍射的不同频率成分经过透镜汇聚,在透镜I的焦平面上使用液晶光调制器对光场的分布进行调制。调制后的光经过透镜II和光栅II后,不同的频率成分被重新组合成新的时域脉冲序列,脉冲的波形与调制器的透过率函数有关。使用可编程液晶调制器进行调制可以实现输出激光脉冲波形和脉冲间隔的可编程控制。
本实用新型的整形原理可以通过以下公式进行分析。
当电场E在电光晶体中传播时,二阶电光张量χ,二阶非线性极化强度P的表达式为
新产生的二阶非线性极化振动即是产生太赫兹辐射的源。式中我们假定二阶电光张量χ与频率无关。由(2)式可以看出,非线性极化强度Pi的方向取决于电场Ej相对于电场Ek的方向(如图3),通过改变电场Ej相对于电场Ek的方向,即可以改变非线性极化强度Pi的方向。如果只用一束光入射,两个互相垂直的电场分量相位完全相同,当改变电场Ej的方向时,电场EK的方向随之改变,(2)式中Ej(t)E* k(t)变为E2(t),即为光整流过程,所产生的太赫兹辐射只与入射光的强度有关。如果要控制非线性极化强度Pi的方向,我们必须使用两束光入射,通过控制两束光的波形和相位,即控制Ej(t)和Ek(t)控制极化强度Pi的方向,从而控制所产生太赫兹脉冲的波形,也控制太赫兹辐射电场的方向。
Claims (1)
1.一种差频太赫兹脉冲整形系统,其特征在于,它是由以下元器件组成:飞秒激光器、起偏分束器、激光脉冲时空变换整形装置、λ/2波片、全反镜、半透半反镜、非线性晶体、THz探测装置和锁相放大器,上述元器件的光路传输关系是:从飞秒激光器中出射的激光脉冲经过一个起偏分束器分成偏振的两列激光,一列作为泵浦光,一列作为探测光;泵浦光再经过一个起偏分束器分成两列,这两列激光分别经过各自激光脉冲时空变换整形装置进行整形,将经过整形后的两列激光脉冲分别通过λ/2波片调整为偏振方向相互垂直;两列整形偏振方向垂直的激光再通过一个起偏分束器合成一列,会聚到非线性晶体中,通过差频效应产生太赫兹脉冲;探测光经过一个电控位移台实现时间延迟,入射到THz探测系统中探测太赫兹脉冲的波形;
所述的激光脉冲时空变换整形装置构造是:它包括两个相同的光栅、两个相同的透镜和一个可编程控制空间光调制器五个元器件,这五个元器件排放位置是:第一光栅、第一透镜、可编程控制空间光调制器、第二透镜和第二光栅,每个元器件之间的间距都等于透镜的焦距f。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2010201136561U CN201601382U (zh) | 2010-02-06 | 2010-02-06 | 差频太赫兹脉冲整形系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2010201136561U CN201601382U (zh) | 2010-02-06 | 2010-02-06 | 差频太赫兹脉冲整形系统 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN201601382U true CN201601382U (zh) | 2010-10-06 |
Family
ID=42812442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2010201136561U Expired - Lifetime CN201601382U (zh) | 2010-02-06 | 2010-02-06 | 差频太赫兹脉冲整形系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN201601382U (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106384704A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-02-08 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种太赫兹驱动电子脉冲加速的飞秒电子衍射装置 |
CN111614402A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-09-01 | 复旦大学 | 基于二进制驱动单调制器的太赫兹pam-4信号发生系统及方法 |
CN113394647A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-14 | 重庆邮电大学 | 一种基于线偏压位置的太赫兹波相位调控系统 |
CN113437620A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-24 | 重庆邮电大学 | 基于bbo晶体和泵浦脉冲能量的太赫兹波频率调节系统 |
-
2010
- 2010-02-06 CN CN2010201136561U patent/CN201601382U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106384704A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-02-08 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种太赫兹驱动电子脉冲加速的飞秒电子衍射装置 |
CN111614402A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-09-01 | 复旦大学 | 基于二进制驱动单调制器的太赫兹pam-4信号发生系统及方法 |
CN113394647A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-14 | 重庆邮电大学 | 一种基于线偏压位置的太赫兹波相位调控系统 |
CN113437620A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-24 | 重庆邮电大学 | 基于bbo晶体和泵浦脉冲能量的太赫兹波频率调节系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101794957B (zh) | 差频太赫兹脉冲整形方法及其整形系统 | |
CN105814452B (zh) | 激光雷达装置 | |
Liu et al. | Photonic generation of microwave waveforms based on a polarization modulator in a Sagnac loop | |
EP3438625B1 (en) | Pulsed light waveform measurement method and waveform measurement device | |
CN101981490B (zh) | 光波形整形装置 | |
CN103259156B (zh) | 一种产生高平均功率高重复频率脉冲钠信标激光的装置 | |
CN103398777B (zh) | 利用光控动态光学元件调制太赫兹波的方法 | |
US11143558B2 (en) | Method and system for measuring transient time width of ultrashort pulse | |
CN101216350B (zh) | 高功率超短激光脉冲对比度测量装置及测量方法 | |
CN101681030B (zh) | 光波形整形装置 | |
US20130075629A1 (en) | Terahertz wave generator | |
CN201601382U (zh) | 差频太赫兹脉冲整形系统 | |
CN101907513B (zh) | 声光可调谐滤光器衍射性能弱光测试系统和方法 | |
WO2015163149A1 (ja) | 波形計測装置およびパルス光生成装置 | |
CN107918237A (zh) | 双飞秒光学频率梳产生装置 | |
CN102255225B (zh) | 一种实现双色激光场的啁啾参数独立调节系统 | |
Nite et al. | Active Bragg angle compensation for shaping ultrafast mid-infrared pulses | |
CN101867145A (zh) | 通过内置电光晶体的f-p标准具提升飞秒激光信噪比方法 | |
CN108318143B (zh) | 高重复率超短光脉冲载波包络相位的测量系统 | |
CN206515569U (zh) | 激光脉冲整形装置及激光脉冲整形系统 | |
CN201166588Y (zh) | 高功率超短激光脉冲对比度测量装置 | |
JP2015038599A (ja) | テラヘルツ波発生装置、及び情報取得装置 | |
CN104121994A (zh) | 基于瞬态光栅效应的飞秒激光脉冲测量装置 | |
Mekhiel et al. | Monolithic silicon-on-insulator optical beam steering with phase locking heterodyne feedback | |
CN201749021U (zh) | 声光可调谐滤光器衍射性能弱光测试装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20101006 Effective date of abandoning: 20120502 |