搭建太赫茲時域光譜儀THzTDS的一些經驗總結

一，基于太赫茲光電導天線的THz-TDS

如果你們實驗室已經具備了飛秒激光器，飛秒光纖激光器，或是鈦藍寶石飛秒激光器都可以，振蕩級放大級出光都行，只要脈沖寬度在100fs量級。你就可以以一個低成本的價格搭建一套太赫茲時域光譜儀系統。

搭建常規的基于太赫茲光電導天線的THz-TDS，系統對fs激光器的要求如下：

屹持光電提供客戶自己搭建THz-TDS的所有配件。

下面是基于光電導天線搭建的太赫茲時域光譜儀光路圖，系統中主要包括有：1）一對光電導天線； 2）一個線性步進電機；3) 信號發生器（給產生天線加偏置電壓）；4）鎖相放大器 Lock In Amplifier. 再加上一些光學分束鏡，反射鏡常規光學元件，就可以搭建光路了。

需要注意的事項：

1，一般情況下，天線TDS系統分束鏡透反比為1:1，透射光反射光強度一樣。具體天線所加偏壓和天線需要的光強要根據不同廠家的天線規格而定（取決于光導天線電極結構）。德國Batop家的天線一般偏壓為10V，激發光和探測光功率均為10-15mW。

2，保證產生光路和探測光路的光程差在步進電機補償范圍內。從BS分束鏡后開始計算，經過BS分束鏡的透射光，一直到THz Detector探測天線處為產生光路；經過BS分束鏡的反射光，一直到THz Detector探測天線處為探測光路。步進電機掃描過程中，當產生光路光程和探測光路光程相等時，即為太赫茲時域譜的峰值所在。

3，搭建光路是最重要的就是光束對準天線，調節光路時，可以用一個萬用表測量天線的電阻，當被激光照射時，LT-GaAs基底的天線極間產生大量光生載流子，天線電阻也會大幅下降，通過實時觀測萬用表上的電阻變化可以方便判斷光束是否準確的照射在了天線電極中間。

THz-TDS光路示意圖

屹持光電太赫茲時域光譜儀工具箱提供太赫茲時域光譜儀系統（THz-TDS）中的主要配件， 并且針對系統中的硬件提供相應的控制軟件， 我們也可以提供搭建系統的設計方案。

主要硬件包括：

1，  電子盒套裝, 包括脈沖電壓產生器和鎖相探測裝置；

2， 帶有準直TPX太赫茲透鏡的 THz 光電導天線；

3，  線性步進電機；

4，  配套光譜儀軟件, 可實現快/慢掃描、成像和角度掃描等，THz 頻譜計算分析如計算材料的折射率等。

1，光電導天線

2，信號發生器&鎖相放大器（Lock in）

3， 線性步進電機：

4，控制軟件T3DS

二，基于碲化鋅晶體的THz-TDS

下面是基于碲化鋅晶體ZnTe搭建的光泵浦太赫茲（OPTP）探測系統光路圖，主要部分還是一個太赫茲時域光譜儀系統，系統中主要包括有：1）一對碲化鋅晶體； 2）二個線性步進電機；3) 光學斬波器（調制信號）；4）鎖相放大器 Lock In Amplifier. 再加上一些光學分束鏡，反射鏡，離軸拋物鏡，偏振分光鏡，平衡光電探測器等，就可以搭建光路了。

需要注意的事項

1，下圖中有兩個分束鏡，三路光，經過BS2后的發射光為激發ZnTe產生THz輻射的激發光，光強一般30-60mW視光斑尺寸大小而定。經BS2后的透射光為探測光，光強一般為激發光的1/10。其他光強都留給經BS1透射后的泵浦光，泵浦激發樣品。

2，需要調節1/4片將探測光變為圓偏光，即進入平衡探測器兩個孔的光強相等，差分信號為零（自由空間電光取樣原理不在此贅述，可參閱自由空間電光取樣探測器EOD）

3，透過產生端碲化鋅晶體后，由于會有激發光透射，需要用一塊太赫茲窗片如Teflon，或聚四氟乙烯、HDPE、或者塑料泡沫片擋住激發光，（提到的材料基本對太赫茲全透）。

4，同樣需要注意等光程點的問題，由于加了泵浦光，從BS1分束鏡到sample樣品處的兩路光需要買足上面講到到的等光程點條件。

太赫茲時域光譜儀系統需要的其他配件

晶體（ZnTe、DAST、DSTMS、OH1、LiNbO3）

光電導天線（單極天線、天線陣列）

太赫茲近場探針

離軸拋物鏡

光學斬波器

THz脈沖電光取樣探測器