激光偏振态对光纤型太赫兹时域光谱仪的影响

采用光纤飞秒激光器与光纤耦合型太赫兹光电导天线相结合的方案,设计并研制了光纤型太赫兹时域光谱系统。通过实验研究了激光偏振态对太赫兹时域波形、强度以及光谱特性的影响,通过对飞秒激光偏振态的精确控制与优化,消除了时域脉冲分裂现象,获得了高信噪比的单脉冲太赫兹时域波形。     

太赫兹辐射空间特性测试系统中的衍射与反射效应北大核心CSCD

为了提高太赫兹(THz)辐射空间特性测量设备的测量精度,基于探测器扫描采样方法,利用软件仿真配合实验测量的方式,研究了太赫兹辐射空间特性测试系统中存在的影响因素。采用锥形反射结构和太赫兹辐射吸收涂层来减少系统内反射对测量结果的影响,对太赫兹辐射辐照度空间分布进行更准确测量,并在此基础上研究了太赫兹衍射图案随衍射孔径变化的规律,对太赫兹辐射收发设备的孔径进行合理优化,为高精度的太赫兹辐射空间特性测试的研究提供参考。分析了光束宽度的不确定度来源,结果显示:消除反射影响后的系统内反射对测试结果影响较小,引入不确定度分量仅为1.56%,合成扩展不确定度为7.6%。     

光探测器脉冲激光响应度温度特性测量与分析

在高精度控制环境温度条件下测量光电型、热偶型和热释电型三种光探测器的激光脉冲能量响应度温度特性.采用对入射激光正交取样的方法以消除测量时激光能量和偏振态变化对测量结果的影响,通过对蛙光电探测器等效电参数和能量测量方法的分析,指出光电探测器响应度随温度变化的原因,并提出减小影响的方法.     

宽频段太赫兹辐射计高吸收率涂层的特性

为了对宽频段高吸收率太赫兹辐射计的特性进行表征,研究了吸收涂层材料的特性;对常见的吸波材料在太赫兹波段的吸收率进行仿真,探寻在太赫兹波段具有高吸收率的材料;将碳化硅与3M黑漆进行混合,以进一步提高涂层的吸收率,并通过仿真调整涂层内碳化硅颗粒的尺寸;根据仿真结果制备混合涂层,利用太赫兹时域光谱仪对混合涂层样品进行测量。结果表明:该混合涂层样品的光谱吸收率大于0.99,与仿真结果基本吻合。     

基于频率梳的太赫兹辐射强度测量

为实现太赫兹辐射特性精准认知,开展太赫兹辐射绝对强度测量研究。通过光学频率梳产生太赫兹频率梳,利用太赫兹频率梳实现太赫兹辐射源空间强度测量。本文利用电光采样和光电导探测两种方式,实现了100 GHz辐射源空间辐射强度测量;将100 GHz辐射总功率溯源到标准太赫兹功率计,实现太赫兹辐射强度绝对测量。分析比较了利用800 nm空间光进行电光采样和利用1550 nm光纤激光进行光电导探测的测量结果。本文在不同距离下,对太赫兹辐射源的空间辐射绝对强度进行了测量,实验揭示了太赫兹辐射传输的空间演化特性。     

超短脉冲激光时域参数计量标准装置

长期以来,由于缺乏超短脉冲激光时域参数计量标准装置,导致超短脉冲激光器和超短脉冲激光测量仪器无法溯源。针对此问题,研制了超短脉冲激光光谱相位干涉测量仪,利用小波变换技术实现了飞秒脉冲激光光谱相位的自动准确提取,精确还原了超短脉冲光谱相位,重建了脉冲时域波形,测量范围覆盖10~500 fs,测量不确定度U_rel=8%（k=2）;研制了大量程自相关测量装置,实现了10 fs~50 ps量程超短脉冲宽度的准确测量和量值溯源,解决了超短脉冲时域参数测量仪器的溯源问题,测量不确定度U_rel=10%（k=2）;建立了“超短光脉冲自相关仪校准装置”国家计量标准,测量范围覆盖10 fs~12 ps,测量不确定度U_rel=10%（k=2）,为超短脉冲测量仪器提供了精确校准手段,对于保障超短脉冲时域参数测量结果精准统一具有重要意义。     

光谱相位相干电场重建法的准确相位还原

基于光谱相位相干直接电场重建法(SPIDER)原理,提出采用小波变换和傅里叶变换两种算法互校的方式,确定小波变换法的形状因子和傅里叶变换法的滤波窗口宽度,当两种算法的还原结果一致时,就实现了SPIDER的准确相位还原.通过自制的SPIDER测量仪和自编的SPIDER相位还原软件,实现了对复杂相位的准确还原.     

用改进的光谱相位相干直接电场重构法装置测量飞秒激光脉冲的相位

在对光谱相位相干直接电场重构法(SPIDER)硬件和软件进行深入研究的基础上,建立了光谱相位相干直接电场重构法测量系统。测量装置中,利用厚度为50μm的非线性晶体(BBO)来保证测量装置的带宽,并对分束镜进行改进,使之引入色散减小。自行开发了一套基于Labveiw软件的光谱相位相干直接电场重构法测量系统,并能够用于实时测量。其中在还原算法中以脉冲对倍频干涉条纹中的ωτ作为线性快变项,并只对具有干涉条纹部分的频率范围进行还原相位,大大提高了光谱相位相干直接电场重构法测量的精度。用此系统测量了钛宝石激光振荡器的输出脉冲特性,并与干涉自相关比较,证实了测量的准确性。     

太赫兹阵列探测器响应度校准溯源研究

提出了一种太赫兹阵列探测器响应度校准溯源方法。首先,使用阵列探测器的每一像元对太赫兹辐照场中心进行逐一扫描,识别有效像元、死像元和过热像元,并对有效像元响应值进行归一化处理,获得阵列探测器的相对辐照度响应值。其次,使用中心像元对太赫兹辐照场进行扫描测量,扫描总面积大于太赫兹光斑尺寸,保证太赫兹功率被完整测量,获得中心像元与其他有效像元的太赫兹功率响应值。最后,用标准太赫兹功率计标定高莱功率计,扩展太赫兹功率校准量限,实现微瓦级太赫兹辐射功率测量溯源,用高莱功率计测得的太赫兹辐射源总功率对阵列探测器测得的积分响应值进行校准,得到阵列探测器辐照度响应绝对值。对探测器进行测量校准和不确定度分析,测得辐照度响应度的相对扩展不确定度为Urel=20%(k=2),测量结果可溯源至国家太赫兹辐射功率标准。     

基于差分-主成分分析-支持向量机的有机化合物太赫兹吸收光谱识别方法

针对有机化合物的太赫兹时域光谱数据,提出了一种基于差分-主成分分析(PCA)-支持向量机(SVM)的有机化合物识别方法。基于物质样本的太赫兹时域信号计算得到太赫兹吸收光谱,对0.2～2.5 THz频率区间内的数据进行特征提取。在特征提取中,提出了基于差分数据的样本容量扩充方法,并结合PCA进行了特征的提取。利用SVM建立了提取的特征与物质类别对应关系的数学模型,并根据建立的模型对未知样本进行了识别研究。利用所提方法对15种有机化合物的太赫兹光谱数据进行了识别,正确识别率为93.33%。将所提方法与线性判别分析法及吸收峰频率-幅值法进行了对比,结果表明基于差分-PCA-SVM的有机化合物识别方法的正确识别率最高。