CN217277866U - 一种太赫兹频段光学元件透过率的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种太赫兹频段光学元件透过率的测量装置，包括太赫兹平行光束发生器、光阑、被测光学元件和太赫兹功率计，所述光阑置于太赫兹平行光束发生器产生的太赫兹平行光束中，并对所述太赫兹平行光束进行光束尺寸调控，所述被测光学元件置于经所述光阑调控后的太赫兹平行光束中，所述太赫兹功率计置于透过所述被测光学元件的太赫兹平行光束中，并对太赫兹平行光束进行功率测量；所述太赫兹平行光束发生器、光阑、被测光学元件和太赫兹功率计敏感面的空间位置关系为沿着太赫兹平行光束的传播方向中心对齐。本实用新型实现了传统光谱法难以准确测量的太赫兹频段光学元件透过率的精准测量。

Description

一种太赫兹频段光学元件透过率的测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于测量光学元件透过率的装置，尤其涉及一种太赫兹频段光学元件透过率的测量装置。

背景技术

太赫兹技术的发展过程中，光学元件(如透镜、窗片、分束片等)的使用也越来越频繁，光学元件在太赫兹频段的透过率是它们能够获得广泛应用的重要依据。

现有的测量材料透过率的方法主要包括傅里叶变换光谱法和太赫兹时域光谱法，典型测量系统分别可以测量材料在1.5THz至10THz以上频段范围和0.1THz至3.5THz频段范围内的材料透过率性能。然而，由于测试系统的光路通常是固定的，测量系统对材料的形状和表面要求较为苛刻，通常要求被测样品的两个表面具有较好的平行度和较小的粗糙度，以避免样品在透过率测量的过程中发生入射光被散射的情况。另外，采用签署光谱法测量透过率时，入射的太赫兹光呈会聚状，在测量透镜、45度反射要求的分束片以及其它需要平行光束入射等对入射光有特殊要求的样品时，测量结果误差较大。因此，像透镜、45度分束片、功能器件等对光的传播方向有较大改变的光学元件，存在出测量结果误差大的问题，难以用光谱法准确测量此类元件的透过率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决目前难以精准测量太赫兹频段透镜、特定角度分束片等光学元件的透过率的问题，减小太赫兹光学元件透过率的测量误差，提高测量可靠性和准确性。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种太赫兹频段光学元件透过率的测量装置，包括太赫兹平行光束发生器、光阑、被测光学元件和太赫兹功率计，所述光阑置于太赫兹平行光束发生器产生的太赫兹平行光束中，并对所述太赫兹平行光束进行光束尺寸调控，所述被测光学元件置于经所述光阑调控后的太赫兹平行光束中，所述太赫兹功率计置于透过所述被测光学元件的太赫兹平行光束中，并对太赫兹平行光束进行功率测量；所述太赫兹平行光束发生器、光阑、被测光学元件和太赫兹功率计敏感面的空间位置关系为沿着太赫兹平行光束的传播方向中心对齐。

较合理的设置是，所述光阑的孔径小于等于太赫兹平行光束发生器所产生的太赫兹平行光束的直径。

优选地，所述太赫兹平行光束发生器所产生的太赫兹平行光束的直径≤10mm；所述光阑的孔径为0.5mm～10mm。

较合理的设置是，所述太赫兹功率计的敏感面直径大于等于所述光阑的孔径。

优选地，所述太赫兹功率计为热电堆探测器，其敏感面直径≥10mm。

所述被测光学元件为太赫兹频段的透镜、分束片、波片、偏振片。

本实用新型根据被测光学元件的大小设置光阑孔径大小，并测量放置光学元件和不放置光学元件时太赫兹功率计上测量到的功率值，将放置光学元件时的功率值除以不放置光学元件时的功率值即得到被测光学元件的透过率值。通过改变太赫兹平行光束的工作频率或频段，获得不同频率或频段下光学元件的透过率。

本实用新型测量装置中太赫兹功率计的敏感面的直径大于等于光阑的孔径，因此可以测量全部入射到太赫兹功率计上的光功率，测量准确性高；通过调控光阑的孔径大小，可实现对不同尺寸的太赫兹光学元件透过率的测量，同时也可以测量较大尺寸光学元件在不同入射光束直径下。上述测量装置不仅实现了光谱法难以测量的太赫兹光学元件透过率，采用大尺寸敏感面的太赫兹功率计，提高了上述透过率测量的可靠性和准确性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中太赫兹频段光学元件透过率测量装置的示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例中的太赫兹频段光学元件透过率测量装置，包括太赫兹平行光束发生器，该太赫兹平行光束发生器产生太赫兹平行光束1、光阑2、被测光学元件4和太赫兹功率计6，太赫兹平行光束发生器设置于固定高度，光阑2置于太赫兹平行光束1中，并对太赫兹平行光束1进行光束尺寸调控，被测光学元件4放置于经光阑2调控后的太赫兹平行光束3中，透过被测光学元件4后的太赫兹平行光束5入射到太赫兹功率计6上，太赫兹功率计6对入射的太赫兹平行光束5进行功率测量。

显然，太赫兹平行光束发生器、光阑2、被测光学元件4和太赫兹功率计6敏感面的空间位置关系为沿着太赫兹平行光束传播方向中心对齐。

本实施例中，太赫兹平行光束1的直径小于10mm，光阑2为可变孔径光阑，光孔直径范围为0.5mm～10mm，被测光学元件4可以为透镜、分束片、波片、偏振片等功能器件；太赫兹功率计6为热电堆探测器，其敏感面的直径大于10mm。

上述测量装置的具体测量方法如下：

将太赫兹平行光束产生的太赫兹平行光束1引入所述测量装置中，并进行准直性校准，然后将光阑2放置于太赫兹平行光束1中，通过调节光阑2的通光孔径实现对太赫兹平行光束3光束直径的控制，太赫兹平行光束3入射被测光学元件4后变成太赫兹平行光束5，太赫兹平行光束5被太赫兹功率计6探测到，太赫兹功率计6上显示的功率即为透过被测光学元件4后的太赫兹功率P1，然后保持太赫兹功率计6不动，撤走被测光学元件4，太赫兹平行光束3直接被太赫兹功率计6探测到，太赫兹功率计6上显示未放置被测光学元件4时的背景光功率为P0。下面就两个太赫兹频段高阻硅透镜的透过率测量举例说明。

在高阻硅透镜透过率测量过程中，作为示例，太赫兹平行光束的工作频率选择为4.28THz(70.1μm)。作为示例，光阑2的光孔大小选择为3mm。作为示例，太赫兹功率计6为热电堆探测器，有效探测频率范围为2～10THz，太赫兹功率计6敏感面的直径为12mm，可探测功率范围为0.05～3000mW。

采用太赫兹功率计6测量未放置高阻硅透镜时的太赫兹光功率P0为192μW；放置第1个高阻硅透镜时的太赫兹光功率P1为116μW，计算得到第1个高阻硅透镜对4.28THz激光的透过率为P1/P0＝0.604；放置第2个高阻硅透镜时的太赫兹光功率P1’为175μW，计算得到第2个高阻硅透镜对4.28THz激光的透过率为P1’/P0＝0.911。通过引入不同频率的太赫兹平行光束1，可实现透镜对不同频率太赫兹光的透过率。

上述测量装置及测量方法除了可以实现对太赫兹透镜的透过率测量外，对45°夹角的太赫兹分束片的透过率测试可采用相同的方法，其余太赫兹光学元件透过率的测量方法与之相同。

本申请通过可变孔径光阑的调节，针对不同大小和尺寸的被测光学元件，可实现其在太赫兹频段的透过率测量，该装置结构简单，测量方便，由于采用了直径12mm的敏感面，测量结果更为准确和可靠。相比太赫兹光谱测量方法，不仅降低了测量装置的构件复杂度，还提高了功率测量及太赫兹光学元件透过率测量的可靠性和准确性。

尽管以上详细地描述了本实用新型的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种太赫兹频段光学元件透过率的测量装置，其特征在于：包括太赫兹平行光束发生器、光阑、被测光学元件和太赫兹功率计，所述光阑置于太赫兹平行光束发生器产生的太赫兹平行光束中，并对所述太赫兹平行光束进行光束尺寸调控，所述被测光学元件置于经所述光阑调控后的太赫兹平行光束中，所述太赫兹功率计置于透过所述被测光学元件的太赫兹平行光束中，并对太赫兹平行光束进行功率测量；所述太赫兹平行光束发生器、光阑、被测光学元件和太赫兹功率计敏感面的空间位置关系为沿着太赫兹平行光束的传播方向中心对齐。

2.根据权利要求1所述的太赫兹频段光学元件透过率的测量装置，其特征在于：所述光阑的孔径小于等于太赫兹平行光束发生器所产生的太赫兹平行光束的直径。

3.根据权利要求2所述的太赫兹频段光学元件透过率的测量装置，其特征在于：所述太赫兹平行光束发生器所产生的太赫兹平行光束的直径≤10mm；所述光阑的孔径为0.5mm～10mm。

4.根据权利要求2所述的太赫兹频段光学元件透过率的测量装置，其特征在于：所述太赫兹功率计的敏感面直径大于等于所述光阑的孔径。

5.根据权利要求3所述的太赫兹频段光学元件透过率的测量装置，其特征在于：所述太赫兹功率计的敏感面直径≥10mm。

6.根据权利要求1所述的太赫兹频段光学元件透过率的测量装置，其特征在于：所述被测光学元件为太赫兹频段的透镜、分束片、波片、偏振片。

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