太赫兹脉冲能量的泵浦电光测量方法

摘要

本发明属于光电技术领域，具体涉及一种太赫兹脉冲能量的泵浦电光测量方法。其特点在于：首先获得太赫兹绝对电场强度，然后采集太赫兹光斑，通过在太赫兹光斑一定面积上和脉冲持续时间上的积分得到太赫兹脉冲的能量。该方法解决了太赫兹脉冲的能量测量问题，从而克服了当前缺乏太赫兹波直接响应元件而无法直接测量能量的困难，为太赫兹波能量计的设计提供了一种有效技术方案，并为大功率太赫兹辐射源的研究提供了一种基准标定方法。

主权项

1.一种太赫兹脉冲能量的泵浦电光测量方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)获取探测激光光谱：采用单啁啾脉冲电光探测方法，调节四分之一波片晶轴和激光偏振方向间夹角成45度，分别得到有和没有加载太赫兹脉冲时的探测激光光谱；(2)分析探测激光的透射强度：根据步骤(1)中获得的没有加载太赫兹脉冲时的探测激光光谱，分析得到没有加载太赫兹脉冲时探测光的透射强度：$I_T^{\mathrm{THz}=0}=\frac{1}{2}{I}_0·T$①根据步骤(1)中获得的加载太赫兹脉冲时的探测激光光谱，分析得到加载有太赫兹脉冲时探测光的透射强度：$I_T^{\mathrm{THz}\ne 0}=\frac{1}{2}(1+\sin {\Gamma }_{\mathrm{THz}})I_0·T$②式中I₀为入射探测光束的光强，T为晶体和其他光学元件的传递系数，Г_THz为加载太赫兹脉冲而导致的相位延迟；(3)计算太赫兹脉冲的绝对电场强度：根据公式①、②得到加载太赫兹脉冲而导致的相位延迟：${\Gamma }_{\mathrm{THz}}=\arcsin (\frac{I_T^{\mathrm{THz}\ne 0}}{I_T^{\mathrm{THz}=0}}-1)$③由于对于步骤(1)电光探测技术中所采用的碲化锌电光晶体而言，存在关系式：${\Gamma }_{\mathrm{THz}}=\frac{2\pi }{{\lambda }_0}{\mathrm{Ln}}^3{r}_{41}{E}_{\mathrm{THz}}$④联合公式③、④，并结合碲化锌电光探测晶体对太赫兹脉冲的反射校正可以得到晶体表面外的被测太赫兹波绝对电场强度为：$E_{\mathrm{THz}}=\frac{{\Gamma }_{\mathrm{THz}}{\lambda }_0}{2\pi {\mathrm{Ln}}^3{r}_{41}}·\frac{1}{1-R_{\mathrm{THz}}}$⑤式中，λ₀为激光的中心波长；L为晶体的厚度；n为晶体对探测激光的折射率；r₄₁为晶体的电光系数，为太赫兹电场在电光探测晶体表面的反射比系数，其中n_THz为晶体对太赫兹波的折射率；(4)采集太赫兹脉冲光斑，获取太赫兹脉冲光斑尺寸大小：太赫兹脉冲光斑是通过离轴抛物面镜将太赫兹波会聚到碲化锌晶体上，然后通过泵浦探测方法和消光技术利用电荷耦合器件阵列对探测光成像得到的；之后，通过对太赫兹脉冲光斑在水平和垂直线形上进行拟合得到光斑尺寸；(5)根据下述公式计算太赫兹脉冲的能量：$U_{\mathrm{THz}}={ϵ}_{0}c\underset{A,t}{\int \int }{E}_{\mathrm{THz}}^2\mathrm{dAdt}$⑥式中，A为太赫兹脉冲光斑面积，t为太赫兹脉冲持续时间，ε₀为真空介电常数，c为真空中的光速。