太赫茲波導測試系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種太赫茲波導測試系統，它包括飛秒激光器，設置在飛秒脈沖激光器輸出端的1/2波片與偏振分束器，偏振分束器將一束光分為泵浦光，和探測光，泵浦光經泵浦光路匯聚到太赫茲發射器上，產生的太赫茲輻射波再經波導測試模塊后，將太赫茲輻射波聚集于太赫茲探測器；太赫茲輻射波與探測光束共線耦合到太赫茲探測器上并進而進行測試；本實用新型還配置三個延遲臺系統可用于補償和改變測量波導時的光程差。本系統在太赫茲波導測試及應用方面具有通用性強，搭建簡單，可多次重復使用，測量光譜范圍寬的特點。
【專利說明】太赫茲波導測試系統

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種太赫茲波導測試系統，是一種適用于對各類太赫茲波導能量、波譜等光學性能開展測試實驗的系統。

【背景技術】
[0002]太赫茲是指頻率段在0.1THz到1THz的電磁輻射波。太赫茲波由于具有瞬態性、低能性和相干性等獨特性質，在無損檢測、衛星通信、軍用雷達、醫療衛生等眾多領域具有重大的科學價值和廣闊的應用前景。這其中，太赫茲波導作為傳輸太赫茲波的有效手段，是研究物質太赫茲光譜、進行物質檢測和探測的關鍵器件。
[0003]目前，國內外針對太赫茲波導寬光譜傳輸性能的研究主要采用太赫茲時域光譜系統。2011年Ja-Yu Lu等人的文章中介紹了一種目前比較普遍的波導測試系統。其被測波導被放置在太赫茲時域光譜系統中兩個離軸鍍金拋面鏡之間，利用一面聚乙烯透鏡將太赫茲波匯聚進入被測波導[Ja-Yu-Lu，0E, Vol.19N0.1, 2011] 0該系統搭建復雜，在測試不同長度類型的波導時需要重復搭建；由于系統中采用聚乙烯透鏡，將在自由空間傳播的太赫茲波匯聚，進而耦合進入被測波導的方式，這種方式使得太赫茲耦合效率低，太赫茲波損失較大。
實用新型內容
[0004]為了解決上述現有技術中存在的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種具有高效率波導耦合器，且通用強，無需重復搭建便可實現光路補償的太赫茲波導測試系統。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0006]—種太赫茲波導測試系統,其特征在于，包括一罩體以及安裝在罩體內按光路依序布設的飛秒脈沖激光器，1/2波片，偏振分束器，分列的泵浦光路裝置和探測光路裝置，硅片，太赫茲探測器和數據采集單元，還包括置于罩體外的數據處理計算機，其中，探測光路裝置中設有第三延遲臺模塊，泵浦光路裝置包含有太赫茲發射器和波導測試單元，波導測試單元中設有第二延遲臺模塊，通過第三延遲臺模塊和第二延遲臺模塊調整泵浦光路與探測光路光程相等。
[0007]所述太赫茲波導測試系統，泵浦光路裝置中包括依序置于泵浦光路中的第一平面鏡反射鏡(4)、第二平面反射鏡(5)、第一延遲臺模塊(6)、第一石英平凸透鏡(7)、太赫茲發射器(8)和波導測試單元(9)，被測波導置于波導測試單元中，泵浦光路裝置接收端與偏振分束器(3)泵浦光出射端對位，太赫茲發射器(8)的太赫茲波出射端與波導測試單元(9)的接收端相連，波導測試單元(9)的出射端與硅片(15)和其后的太赫茲探測器(16)對位，如此泵浦光路裝置接收偏振分束器(3)出射的泵浦光，將泵浦光轉為太赫茲波通過被測波導，并最終出射透過硅片(15)與探測光路的光匯合為匯聚光路L3聚焦到太赫茲探測器(16)上。
[0008]所述波導測試單元(9)包括有太赫茲波導耦合器(9-1)，兩個太赫茲波導夾持器(9-2、9-3)，第二延遲臺模塊(9-4)，第一鍍銀平面反射鏡(9-5)和第一鍍金離軸拋面鏡(9-6);太赫茲波導耦合器(9-1)與太赫茲發射器(8)相連接，并設置在太赫茲發射器(8)的發射端面一側，將太赫茲輻射波匯聚收集；被測波導由兩個波導夾持器(9-2、9-3)進行固定并與太赫茲波導耦合器(9-1)出射端水平對位，第二延遲模塊(9-4)位于被測波導的另一端。
[0009]第二延遲模塊(9-4)由第二延遲臺(941)、定位固定在第二延遲臺(941)上的第二鍍金離軸拋面鏡(942)和第二鍍銀平面反射鏡(943)組成；其中，第二延遲臺(941)設有滑軌以實現在被測波導軸向方向的位移。
[0010]第二鍍金離軸拋面鏡(942)位于距離被測波導出射端面153mm處，第二鍍銀平面反射鏡(943)位于第二鍍金離軸拋面鏡(942)后50mm處，將第二鍍金離軸拋面鏡(942)出射的具有一定寬度的平行太赫茲輻射波改變90度射出至第一鍍銀平面反射鏡(9-5)上。
[0011]所述波導耦合器(9-1)具有一個錐形輸入端(911)、一個根據被測波導不同端面形狀而改變的耦合輸出端(912)，以及一個用于固定太赫茲發射器(8)的發射器固定架，輸入端(911)為錐形通孔，大口徑端朝向太赫茲發射器(8)，小口徑端連接耦合輸出端(912)，耦合輸出端(912)朝向被測波導并與被測波導水平對位；所述耦合輸出端(912)為一空心圓柱體、兩塊平行的平板或一空心矩形體，圓柱體直徑或上下板間距小于被測波導的截面尺寸。
[0012]所述第一延遲臺模塊(6)由第一延遲臺(6-1)、兩塊補償平面反射鏡(6-2)、6_3組成；兩塊補償平面反射鏡(6-2、6-3)對位固定在第一延遲臺(6-1)上位于其中部，兩塊平面反射鏡一端相交，另一端呈開口狀，兩塊相交的平面反射鏡之間的夾角為90度，一塊補償平面反射鏡(6-2)將第二平面反射鏡(5)出射的飛秒激光束反射入另一塊補償平面反射鏡(6-3)，并將光束傳播方向改變90度，由另一補償平面反射鏡(6-3)再將飛秒激光束改變90度反射至石英平凸透鏡(7);第一延遲臺(6-1)設有滑軌，可沿入射飛秒光束傳播方向進行線性往復運動。
[0013]探測光路裝置包括在探測光路中依序設置的第三平面反射鏡(10)、第三延遲臺模塊(11)、第四平面反射鏡(12)、偏振片(13)和第二石英平凸透鏡(14);探測光路裝置接收端與偏振分束器(3)探測光出射端對位，其出射端與硅片(15)對位，如此探測光路裝置接收偏振分束器(3)出射的探測光L2并改變光束方向最終出射至硅片(15)，與透過硅片(15)的太赫茲輻射波匯合為匯聚光L3聚焦到太赫茲探測器(16)上。
[0014]第三延遲臺模塊(11)由第三延遲臺(11-1)、固定在第三延遲臺(11-1)上位于其中部的兩塊對位的補償平面反射鏡(11-2、11-3)組成，兩塊平面反射鏡一端相交，另一端呈開口狀，兩塊相交的平面反射鏡之間的夾角為90度；第三延遲臺(11-1)設有滑軌，沿入射光束傳播方向進行線性往復運動改變探測光路光程。
[0015]飛秒激光器I發出光源，1/2波片(2)和偏振分束器(3)依序間隔一定距離置于飛秒激光器(I)的發射端；太赫茲探測器(16)接收探測光束與太赫茲輻射波共線耦合的匯聚光，輸出至數據采集單元(17)進行光電信號轉換，計算機與數據采集單元(17)電連接，通過計算機進行數據處理以獲取被測波導的各種光學性能參數。
[0016]由于采用了如上的技術方案，本實用新型的有益效果如下:1、采用錐形設計的波導耦合器，將太赫茲波更加有效的匯聚到了待測波導中，其耦合效率可達95%以上，并可以適應不同端面的太赫茲波導，提升了測試波導的種類。2、采用了三個電動延遲臺設計，其中第二、第三延遲臺及其所屬元件可以實現針對不同長度波導的測試，進行有效的光程補償，其補償范圍從O到1500mm，極大改善了測試波導的長度限制，避免了對系統的重復搭建。3、采用光導天線太赫茲發射器輻射太赫茲波，使得太赫茲頻譜寬度達到3.0THz,為測試波導的寬光譜傳輸性能提供了基礎保障。4、在本實用新型的整個系統裝罩體，留有進氣口，系統可充氮氣或干燥空氣，從而可以避免空氣中水對太赫茲的吸收，進一步提高測量精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型太赫茲波導測試系統實例的內部結構示意框圖
[0018]圖2為本實用新型波導測試模塊的組裝結構圖
[0019]圖3為本實用新型第一延遲系統的組裝結構圖
[0020]圖4為本實用新型第三延遲系統的組裝結構圖
[0021]圖5A為實用新型中太赫茲耦合器立體結構示意圖
[0022]圖5B為圖5A中A-A向剖面結構示意圖
[0023]圖5C為圖5A的左側視圖

【具體實施方式】
[0024]以下通過實例和附圖對本實用新型的技術方案作進一步詳細說明。為便于理解，本實用新型中元件位置關系定義光路入射方向為“前”，出射方向為“后”。
[0025]如圖1所示，本實用新型的太赫茲波導測試系統包括一罩體(圖中未顯示)以及安裝在罩體內的飛秒脈沖激光器1,1/2波片2,偏振分束器3,包含有第一延遲臺模塊6、基于光導天線的太赫茲發射器8、波導測試單元9的泵浦光路裝置，包含有第三延遲臺模塊11的探測光路裝置，硅片15，太赫茲探測器16和數據采集單元17，還包括數據處理計算機18。其中:
[0026]罩體可用于封閉系統，罩體上留有進氣口，系統可充氮氣或干燥空氣，從而可以避免空氣中水對太赫茲的吸收，進一步提高測量精度。另外，罩體也便于其他部件的固定安裝。
[0027]由飛秒脈沖激光器I為鈦藍寶石飛秒激光器，其發出光源，輸出的飛秒脈沖重復頻率為80MHz，脈沖寬度120fs，波長800nm，輸出功率150mW ;1/2波片2和偏振分束器3依序間隔一定距離置于飛秒脈沖激光器I的發射端，飛秒光脈沖經過1/2波片2進入偏振分束器3，飛秒光經偏振分束器3分為兩束:一束為泵浦光LI (圖1顯示向左一束，該束光走向稱為泵浦光路LI)，占激光輸出功率的80%，另一束為探測光L2(圖1顯示向上一束，該束光走向稱為探測光路L2)，占激光輸出功率的20% ；
[0028]由泵浦光路裝置實現泵浦光LI的傳送及太赫茲波的產生與傳送。來自偏振分束器3的泵浦光LI經過第一平面鏡反射鏡4、第二平面反射鏡5、第一延遲臺模塊6、第一石英平凸透鏡7后，匯聚到基于光導天線的太赫茲發射器8上，利用光導天線輻射太赫茲波?’產生的太赫茲輻射波進入波導測試單元9，再透過硅片15最終太赫茲輻射波聚焦到太赫茲探測器16上。這里，第一平面鏡反射鏡4位于偏振分束器3出射泵浦光LI水平位置，將水平泵浦光LI改變90度成垂直泵浦光(圖1顯示為向下)，第二平面反射鏡5位于第一平面反射鏡4下部，將向下的泵浦光LI改變90度成水平泵浦光(圖1顯示為向右)射入第一延遲臺模塊6，第一延遲臺模塊6中包括兩塊對位可在水平方向位移的平面反射鏡(參見圖3及相關描述)，可通過位移調整光路長短，并將泵浦光LI反向(圖1顯示為向左)射入光路中依序擺放的第一石英平凸透鏡7和太赫茲發射器8，由太赫茲發射器8產生的太赫茲輻射波進入波導測試單元9中水平放置的被測波導，再經過波導測試單元9中的多個器件(參見圖2及相關描述)，太赫茲輻射波最終透過斜向(與太赫茲輻射波呈45度角)放置的硅片15聚焦到置于其后(本實用新型中，定義光路入射方向為“前”，出射方向為“后”)的太赫茲探測器16上。
[0029]由探測光路裝置實現探測光L2的傳送。來自偏振分束器3的探測光L2經由第三平面反射鏡10、第三延遲臺模塊11、第四平面反射鏡12、偏振片13和第二石英平凸透鏡14，再經過硅片15形成了探測光路L2，該探測光束最終與來自泵浦光路LI透過硅片15的太赫茲輻射波匯合聚焦到太赫茲探測器16上。這里，第三平面鏡反射鏡10位于偏振分束器3出射探測光L2(圖1顯示為向上位置)，將向上的探測光L2改變90度成水平探測光(圖1顯示為向右)，射入第三延遲臺模塊11，第三延遲臺模塊11中包括兩塊對位可在水平方向位移的平面反射鏡(參見圖5及相關描述)，可通過位移調整光路長短，并將探測光L2反向(圖1顯示為向左)射入光路中的第四平面反射鏡12，將探測光L2再次改變90度向下，并射入光路中依序擺放的偏振片13、第二石英平凸透鏡14與硅片15，硅片15置于與探測光L2和太赫茲輻射波呈45度的位置，最終與透過硅片15的太赫茲輻射波匯合聚焦到置于匯聚光路L3上的太赫茲探測器16上。
[0030]探測光束與太赫茲輻射波共線耦合到太赫茲探測器16上，利用光整流效應對太赫茲的時域電場進行光學采樣，探測到的太赫茲時域光信號通過太赫茲探測器16輸出至位于其后的數據采集單元17進行光電信號轉換，由計算機進行數據處理以獲取被測波導的各種光學性能參數(太赫茲探測器16是一塊非線性晶體，通過光學整流的方式，將太赫茲波的信號轉換到探測光L2上，進而L2的光信號被后面的數據采集單元17接收，通過光電轉換獲得電信號數據，利用鎖相放大器提高信號的信噪比，之后將這些信息傳遞給計算機)。
[0031]所用的數據采集單元17為已有設計，由輸入端依次在光路中設置有1/4波片17-1、第三石英平凸透鏡17-2、渥拉斯頓棱鏡17-3和差分探測器17_4，由差分探測器17_4接收探測光束與太赫茲輻射波共線耦合光并將其轉換為電信號，電連接鎖相放大器17-5，最終將探測數據輸出至計算機18，通過其運算并顯示出來。
[0032]在上述太赫茲波導測試系統中，被測波導置于波導測試單元9中實現測試。如圖2所示，本實用新型中所用的波導測試單元9包括有太赫茲波導耦合器9-1，兩個太赫茲波導夾持器9-2、9-3，第二延遲臺模塊9-4，第一鍍銀平面反射鏡9-5，和第一鍍金離軸拋面鏡9-6。太赫茲波導耦合器9-1與太赫茲發射器8相連接，并設置在太赫茲發射器8的發射端面一側，將太赫茲輻射波匯聚收集；被測波導由兩個波導夾持器9-2、9-3進行固定，兩個波導夾持器9-2、9-3的位置可以隨被測波導的長短進行調整，被測波導與太赫茲波導耦合器9-1出射端水平對位，太赫茲波導耦合器9-1將收集并耦合的太赫茲輻射波進入被測波導中，并使經過被測波導出射后的太赫茲輻射波沿入射方向傳播；如此，上述經過被測波導出射的太赫茲輻射波進入第二延遲模塊9-4。
[0033]結合圖3所示，第二延遲模塊9-4由第二延遲臺941、第二鍍金離軸拋面鏡942、第二鍍銀平面反射鏡943組成。其中，第二延遲模塊9-4上的第二鍍金離軸拋面鏡942距離被測波導出射端面153mm處設置，其將被測波導出射的太赫茲輻射波進行收集，產生具有一定寬度的平行光束，并將光束傳播方向改變90度；在第二鍍金離軸拋面鏡942后(光束出射方向)50mm處設置第二鍍銀平面反射鏡943，其將第二鍍金離軸拋面鏡942出射的具有一定寬度的平行太赫茲輻射波改變90度射出至第一鍍銀平面反射鏡9-5上；第二鍍金離軸拋面鏡942和第二鍍銀平面反射鏡943均定位固定在第二延遲臺941上，該第二延遲臺941設有滑軌，可沿由被測波導入射的太赫茲輻射波傳播方向進行線性往復運動，并通過上面搭載的鍍金離軸拋面鏡942、鍍銀平面反射鏡943將入射的太赫茲輻射波的傳播方向改變180度后出射至第一鍍銀平面反射鏡9-5。在實際檢測中，由于被測波導的長短不相同，通過第二延遲臺941的位移可以改變(通常為延長)泵浦光路LI的光程。
[0034]第一鍍銀反射鏡9-5設置在上述第二鍍銀平面反射鏡942后500mm，并將由第二延遲模塊9-4出射的具有一定寬度的平行太赫茲輻射波改變90度反射入位于其后的第一鍍金離軸拋面鏡9-6上；第一鍍金離軸拋面鏡9-6在距第一鍍銀反射鏡9-5后50mm處設置，并將光束在傳播方向改變90度，將具有一定寬度的平行太赫茲輻射波透過硅片15與探測光路的光束一同匯聚到位于其后的太赫茲探測器16上。
[0035]這里，硅片15實際上是在反射探測路L2的光束，即由反射鏡12反射的探測光通過偏振片13，透鏡14后，再經過硅片15的反射進入太赫茲探測器16上。通過硅片15后探測路的光束就與太赫茲共線重合傳播，并一起進入太赫茲探測器16上。
[0036]本實用新型中，所用的波導耦合器9-1的構成如圖5A、圖5B和圖5C所示。該太赫茲波導耦合器9-1整體由長方體合金或金屬(鋁、鐵、銅)塊加工而成，具有一個錐形太赫茲波輸入端911、一個可根據被測波導不同端面形狀而改變的太赫茲波耦合輸出端912，以及一個用于固定太赫茲發射器8的發射器固定臺913。其中，為方便固定太赫茲發射器8，發射器固定臺913設計為臺階狀，太赫茲發射器8可以放置在下臺階上，下臺階對應位置可以設螺紋孔914，用螺釘將太赫茲發射器8固定在下臺階上。輸入端911為設于上臺階中的錐形通孔，大口徑端朝向太赫茲發射器8為其輸入端面，其直徑最大可為20_，錐形通孔長度為15mm-30mm,錐角為10°?40° ,小口徑端連接I禹合輸出端912,朝向被測波導并與被測波導水平對位，該耦合輸出端912可為一空心圓柱體，也可為兩塊平行的平板或空心矩形體，長度為4mm，圓柱體直徑或上下板間距小于被測波導的截面尺寸，例如為2mm(可根據實際使用需要設定)，被測波導插入耦合輸出端912。使用中，由太赫茲發射器8產生的太赫茲波輻射進入波導耦合器9-1的錐形輸入端911通過其錐形通孔的設計進行匯聚收集，被測波導外插入耦合輸出端912，太赫茲輻射波經過波導耦合器9-1輸出端進入被測波導。
[0037]所用的波導夾持器9-2、9_3選用由大恒新紀元科技股份有限公司生產的，型號為GCM-5702產品；鍍金離軸拋面鏡942、9-6選用由Newport (美國紐波特公司)生產的，型號為50331AU的產品；第二延遲臺941選用由Newport (美國紐波特公司)生產的，型號為M-1LS150PP的產品；鍍銀平面反射鏡943、9-5是由在一塊50mmX50mm的平面上均勻蒸鍍一層厚200nm的銀而成,其對太赫茲輻射波的反射效率可達95%。
[0038]在本實用新型的太赫茲波導測試系統中，為調整泵浦光LI和探測光L2的光程，在光路中分別設有光路補償系統，即設于泵浦光LI光路中的第二延遲臺模塊9-4 (參見前面對圖3中第二延遲模塊9-4的描述)和設于探測光L2光路中的第三延遲臺模塊11。另外，還設計了實際測量時的光譜掃描的裝置第一延遲臺模塊6。
[0039]如圖3所示，第一延遲臺模塊6由第一延遲臺6-1、兩塊補償平面反射鏡6-2、6_3組成。兩塊補償平面反射鏡6-2、6-3對位固定在第一延遲臺6-1上位于其中部，兩塊平面反射鏡一端相交，另一端呈開口狀，兩塊相交的平面反射鏡之間的夾角為90度，一塊補償平面反射鏡6-2將第二平面反射鏡5出射的飛秒激光束反射入另一塊補償平面反射鏡6-3，并將光束傳播方向改變90度，由另一補償平面反射鏡6-3再將飛秒激光束改變90度反射至石英平凸透鏡7 ;第一延遲臺6-1設有滑軌，可沿入射飛秒光束傳播方向進行線性往復運動，并通過上面搭載的兩塊補償平面反射鏡6-2、6-3將入射的飛秒光束的傳播方向改變180度后出射，通過第一延遲臺6-1的位移用于實際測量時的光譜掃描。
[0040]如圖4所示，與第一延遲臺模塊6構成類似，第三延遲臺模塊11由第三延遲臺11-1、兩塊補償平面反射鏡11-2、11-3組成。兩塊補償平面反射鏡11_2、11-3固定在第二延遲臺11-1上位于其中部，兩塊平面反射鏡一端相交，另一端呈開口狀，兩塊相交的平面反射鏡之間的夾角為90度，一塊補償平面反射鏡11-2將第三平面反射鏡10出射的飛秒激光束反射入另一塊補償平面反射鏡11-3，并將光束傳播方向改變90度，由另一補償平面反射鏡11-3再將飛秒激光束改變90度反射至第四平面反射鏡12 ;第三延遲臺11-1設有滑軌，可沿入射飛秒光束傳播方向進行線性往復運動，并通過上面搭載的兩塊補償平面反射鏡11-2、11-3將入射的飛秒光束的傳播方向改變180度后出射，通過第三延遲臺11-1的位移以實現探測光路的光程改變。第三延遲臺11-1的作用是為了補償因第二延遲臺941延長的泵浦光路與探測光路光程差，使泵浦光路與探測光路光程相等。
[0041]這里,所用第一延遲臺6-1、第三延遲11-1選用由Newport (美國紐波特公司)生產的，型號為M-1LS150PP的產品；補償平面反射鏡6-2、6-3、11-2、11-3選用由大恒新紀元科技股份有限公司生產的，型號為GCC-101112的產品。
[0042]本實用新型中，所用的鈦藍寶石飛秒激光器I選用由Spectra-Physics (美國光譜物理公司)生產的，型號為MaiTai鈦藍寶石飛秒激光器；1/2波片2選用由Newport (美國紐波特公司)生產的，型號為10PR52-2的產品；偏振分束器3選用由Newport (美國紐波特公司)生產的，型號為05FC16PB.5的產品；構成泵浦光路所用的平面反射鏡4、5選用由大恒新紀元科技股份有限公司生產的，型號為GCC-101112的產品；石英平凸透鏡7選用由大恒新紀元科技股份有限公司生產的，型號為GCL-010810的產品；基于光導天線的太赫茲發射器8選用由Zomega(美國佐米伽公司)生產的，型號為LT-GaAs的產品。
[0043]太赫茲探測器16選用由Zomega(美國佐米伽公司)生產的，型號為ZnTe的太赫茲探測器(基于銻化鋅晶體的太赫茲探測器)；構成探測光路所用的硅片15選用由Zomega(美國佐米伽公司)生產的，型號為Silicon Lens娃片；石英平凸透鏡14選用由大恒新紀元科技股份有限公司生產的，型號為GCL-010810的產品；偏振片13選用由Newport (美國紐波特公司)生產的，型號為05P109AR.16偏振片；平面反射鏡13、12選用由大恒新紀元科技股份有限公司生產的，型號為GCC-101112的產品。
[0044]數據采集單元17中所用1/4波片17-1選用由Newport (美國紐波特公司)生產的，型號為10RP54-2的產品；石英平凸透鏡17-2選用由大恒新紀元科技股份有限公司生產的，型號為GCL-010810的產品；渥拉斯頓棱鏡17-3選用Throlab (美國索雷博公司)生產的，型號為WP1的產品；鎖相放大器17-5選用由Stanford (美國斯坦福德公司)生產的，型號為SR830的產品。所用的差分探測器17-4可使用已有的商用產品(例如Zomega公司的一套集成有1/4波片、沃拉斯頓棱鏡和差分探測器的太赫茲時域光譜探測模塊)，出于成本考慮，也可使用設有兩個串聯的光電二極管的自制探測器，其輸入端接收由渥拉斯頓棱鏡17-3輸出的兩束偏振方向互相垂直的光強信號,分別照射到兩個光電二極管上，由光電二極管把光強信號轉化為電信號，電信號通過一根同軸電纜線輸入至鎖相放大器17-5的差分輸入端口上，信號放大后輸入至計算機18內進行數據處理。計算機18可選用由聯想計算機公司生產的，型號為Thinkpad s230u的產品。
[0045]利用本實用新型上述太赫茲波導測試系統對被測波導進行測試，按以下操作過程:
[0046]步驟一:系統參考信號掃描。打開激光器1，將第二延遲臺942和第三延遲臺11-1初始位置設置為Omm，此時不用放置被測波導，利用計算機控制第一延遲臺6-1和鎖相放大器17-5進行參考光譜掃描。
[0047]步驟二:放入被測波導。將被測波導接入波導耦合器9-1的輸出端，并利用波導夾持器9-2、9-3對其進行固定。根據被測波導的長度，將第二延遲臺模塊9-4中第二延遲臺941向后(圖1中的左側)移動，保證被測波導左端面與第二鍍金離軸拋面鏡942的距離為153mm,記錄第二延遲臺942的移動距離。
[0048]步驟三:將第三延遲臺模塊11上的第三延遲臺11-1向右移動，移動距離與步驟二中第二延遲臺941移動距離一致。
[0049]步驟四，利用計算機控制第一延遲臺6-1和鎖相放大器17-5進行光譜掃描。與步驟一中的參考光譜比對可以得到被測波導的太赫茲光譜特性。
[0050]說明:如需測量其他長度的波導，則只需要重復步驟二、三、四即可。
[0051]以上操作可見，本實用新型非常方便使用，在針對不同長度波導進行測試時，僅需調整第二、第三延遲臺即可進行有效的光程補償(其補償范圍最長可達1500mm)，極大改善了測試波導的長度限制，避免了對系統的重復搭建。
[0052]另外，本實用新型由于采用了精巧設計的波導耦合器，能將太赫茲波更加有效的匯聚到了待測波導中，耦合效率可達95%以上；且由于該波導耦合器輸出端截面、形式可以變化，可以適應不同端面的太赫茲波導測試，提升了測試波導的種類。
【權利要求】
1.一種太赫茲波導測試系統，其特征在于，包括一罩體以及安裝在罩體內按光路依序布設的飛秒脈沖激光器(I)，1/2波片(2)，偏振分束器(3)，分列的泵浦光路裝置和探測光路裝置，硅片(15)，太赫茲探測器(16)和數據采集單元(17)，還包括置于罩體外的數據處理計算機(18)，其中，探測光路裝置中設有第三延遲臺模塊(11)，泵浦光路裝置包含有太赫茲發射器(8)和波導測試單元(9)，波導測試單元(9)中設有第二延遲臺模塊(9-4)，第三延遲臺模塊(11)和第二延遲臺模塊(9-4)中分別用于調整泵浦光路與探測光路以使兩光路光程相等的可移動延遲臺。
2.根據權利要求1所述太赫茲波導測試系統，其特征在于，泵浦光路裝置中包括依序置于泵浦光路中的第一平面鏡反射鏡(4)、第二平面反射鏡(5)、第一延遲臺模塊￠)、第一石英平凸透鏡(7)、太赫茲發射器(8)和波導測試單元(9)，被測波導置于波導測試單元中，泵浦光路裝置接收端與偏振分束器(3)泵浦光出射端對位，太赫茲發射器(8)的太赫茲波出射端與波導測試單元(9)的接收端相連，波導測試單元(9)的出射端與硅片(15)和其后的太赫茲探測器(16)對位。
3.根據權利要求2所述太赫茲波導測試系統，其特征在于，所述波導測試單元(9)包括有太赫茲波導耦合器(9-1)，兩個太赫茲波導夾持器(9-2、9-3)，第二延遲臺模塊(9-4)，第一鍍銀平面反射鏡(9-5)和第一鍍金離軸拋面鏡(9-6);太赫茲波導稱合器(9-1)與太赫茲發射器(8)相連接，并設置在太赫茲發射器(8)的發射端面一側；被測波導由兩個波導夾持器(9-2、9-3)進行固定并與太赫茲波導耦合器(9-1)出射端水平對位，第二延遲模塊(9-4)位于被測波導的另一端。
4.根據權利要求3所述太赫茲波導測試系統，其特征在于，第二延遲模塊(9-4)由第二延遲臺(941)、定位固定在第二延遲臺(941)上的第二鍍金離軸拋面鏡(942)和第二鍍銀平面反射鏡(943)組成；其中，第二延遲臺(941)設有能沿被測波導軸向方向位移的滑軌。
5.根據權利要求4所述太赫茲波導測試系統，其特征在于，第二鍍金離軸拋面鏡(942)位于距離被測波導出射端面153mm處，第二鍍銀平面反射鏡(943)位于第二鍍金離軸拋面鏡(942)后50mm處能將第二鍍金離軸拋面鏡(942)出射的具有一定寬度的平行太赫茲輻射波改變90度的位置，第一鍍銀平面反射鏡(9-5)位于第二鍍銀平面反射鏡(943)出射光路中。
6.根據權利要求3所述太赫茲波導測試系統，其特征在于，所述波導耦合器(9-1)具有一個錐形輸入端(911)、一個根據被測波導不同端面形狀而改變的耦合輸出端(912)，以及一個用于固定太赫茲發射器(8)的發射器固定架，輸入端(911)為錐形通孔，大口徑端朝向太赫茲發射器(8)，小口徑端連接耦合輸出端(912)，耦合輸出端(912)朝向被測波導并與被測波導水平對位；所述耦合輸出端(912)為一空心圓柱體、兩塊平行的平板或一空心矩形體，圓柱體直徑或上下板間距小于被測波導的截面尺寸。
7.根據權利要求2至6任一所述太赫茲波導測試系統，其特征在于，所述第一延遲臺模塊￠)由第一延遲臺￠-1)、兩塊補償平面反射鏡(6-2、6-3)組成；兩塊補償平面反射鏡(6-2,6-3)對位固定在第一延遲臺￠-1)上位于其中部，兩塊平面反射鏡一端相交，另一端呈開口狀，兩塊相交的平面反射鏡之間的夾角為90度，一塊補償平面反射鏡(6-2)將第二平面反射鏡(5)出射的飛秒激光束反射入另一塊補償平面反射鏡(6-3)，并將光束傳播方向改變90度，由另一補償平面反射鏡(6-3)再將飛秒激光束改變90度反射至石英平凸透鏡(7);第一延遲臺￠-1)設有沿入射飛秒光束傳播方向進行線性往復運動的滑軌。
8.根據權利要求1所述太赫茲波導測試系統，其特征在于，探測光路裝置包括在探測光路中依序設置的第三平面反射鏡(10)、第三延遲臺模塊(11)、第四平面反射鏡(12)、偏振片(13)和第二石英平凸透鏡(14);探測光路裝置接收端與偏振分束器(3)探測光出射端對位，其出射端與娃片(15)對位。
9.根據權利要求8所述太赫茲波導測試系統，其特征在于，第三延遲臺模塊(11)由第三延遲臺(11-1)、固定在第三延遲臺(11-1)上位于其中部的兩塊對位的補償平面反射鏡(11-2U1-3)組成，兩塊平面反射鏡一端相交，另一端呈開口狀，兩塊相交的平面反射鏡之間的夾角為90度；第三延遲臺(11-1)設有沿入射光束傳播方向進行線性往復運動的滑軌。
10.根據權利要求1所述太赫茲波導測試系統，其特征在于，飛秒激光器(I)用于發出光源，1/2波片(2)和偏振分束器(3)依序間隔置于飛秒激光器(I)的發射端；太赫茲探測器(16)用于接收探測光束與太赫茲輻射波共線耦合的匯聚光，并輸出至數據采集單元(17)進行光電信號轉換，計算機與數據采集單元(17)電連接。
【文檔編號】G01M11/02GK203981375SQ201420343603
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年6月25日 優先權日:2014年6月25日
【發明者】和挺, 陳天霽, 劉婧, 張波, 沈京玲 申請人:首都師范大學