時(shí)域太赫茲光譜儀: HASSP-THz
時(shí)域太赫茲光譜儀HASSP-THz是Laser Quantum公司（原GigaOptics公司）研制的基于1GHz雙鈦寶石飛秒振蕩器異步光學(xué)采樣技術(shù)的THz光譜儀交鑰匙系統(tǒng)。該系統(tǒng)光譜范圍覆蓋6THz，60dB的峰值動(dòng)態(tài)范圍采用時(shí)間在一分鐘以內(nèi)。異步光學(xué)采樣技術(shù)（ASOPS）技術(shù)無(wú)需機(jī)械延遲掃描，采樣速度高達(dá)10KHz！
應(yīng)用
1. THz發(fā)射光譜
HASSP-THz應(yīng)用于高精密，高光譜分辨率簡(jiǎn)單易用的THz透射光譜科研研究應(yīng)用。ASOPS的原理決定了他不用機(jī)械式延遲導(dǎo)軌，不用去確定零時(shí)間點(diǎn)。無(wú)機(jī)械誤差和超高重復(fù)頻率使得該系統(tǒng)可以保證極高的測(cè)量精度和高分辨率。
2. THz動(dòng)態(tài)過(guò)程研究
HASSP-THz 1GHz分辨率時(shí)每秒數(shù)據(jù)采樣速度高達(dá)10000個(gè)光譜！這這樣的超快采用速度可以應(yīng)用于動(dòng)態(tài)過(guò)程THz研究和快速變化的環(huán)境下THz研究。
3. THz成像應(yīng)用
時(shí)域太赫茲光譜儀HASSP-THz技術(shù)指標(biāo)：
| THz光譜范圍 | 0.05-3THz |
| 0.05-6THz(GaP) | |
| 頻率分辨率 | 1GHz（0.03cm-1） |
| 掃描頻率 | 10KHz |
| 2KHz（GaP） | |
| 峰值動(dòng)態(tài)范圍 | ≥30dB@100ms 數(shù)據(jù)采集時(shí)間 |
| @3GHz 分辨率 | ≥60dB@100s 數(shù)據(jù)采集時(shí)間 |
| 峰值動(dòng)態(tài)范圍 | ≥25dB@100ms 數(shù)據(jù)采集時(shí)間 |
| @1GHz 分辨率 | ≥55dB@100s 數(shù)據(jù)采集時(shí)間 |
| 樣品上光焦點(diǎn)尺寸 | 0.5mm |
| 系統(tǒng)尺寸 | 90 x 150 x 30 cm3 |
| 激光頭重量 | 13kg |
| 樣品夾具 | 按照客戶定制 |
| 供電要求 | 110-230V，50-60Hz，單相， |
| 運(yùn)行溫度 | 15℃--25℃ |
HASSP-THz技術(shù)原理
HASSP-THz采用同步高速光學(xué)采用（ASOPS）原理。高速ASOPA可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高掃頻速度和高頻率分辨。這在傳統(tǒng)單飛秒振蕩器加機(jī)械掃描延遲線的時(shí)域測(cè)量系統(tǒng)是不可能實(shí)現(xiàn)的。高速ASOPS用兩臺(tái)獨(dú)立的1GHz重復(fù)頻率的飛秒振蕩器分別作為泵浦光和探測(cè)光。給這兩個(gè)脈沖存設(shè)定微小的頻率頻率差△fR =10KHz(對(duì)GaP 為2KHz)，則泵浦光和探測(cè)光△fR相位差在0-1ns(對(duì)應(yīng)1GHz)內(nèi)自動(dòng)高速相位掃描，掃描頻率為10KHz在此機(jī)械式掃描延遲線不再需要了。
如圖，泵浦光和探測(cè)光存在微小的頻率差△fR，在此fR=1GHz, 1/fR=1ns., 1/△fR=10KHz，完成掃描的時(shí)間100us，對(duì)于重復(fù)頻率100MHz的雙飛秒激光器，如果完成掃描的時(shí)間還是100μs，則掃描頻率f=1KHz。而機(jī)械快掃描延遲線的掃描頻率在20Hz
HASSP-THz系統(tǒng)構(gòu)成：
HASSP-THz由集成于一個(gè)面包板上的各個(gè)系統(tǒng)和部件構(gòu)成，如上圖，包括：
1. GigaJet TWIN 雙飛秒振蕩器
GigaJet TWIN包含兩臺(tái)GigaJet 20 重復(fù)頻率1GHz飛秒振蕩器。這兩臺(tái)飛秒振蕩器由振蕩器外外置的高品質(zhì)低噪聲連續(xù)532nm固體激光器泵浦，輸出平均功率800mW，脈寬小于30fs. 該雙飛秒振蕩器分別作為泵浦光和探測(cè)光。
2. TL-1000-ASOPA 重復(fù)頻率偏振穩(wěn)定單元
該單元用來(lái)穩(wěn)定和設(shè)置泵浦光頻束和探測(cè)光頻束之間的頻率偏置量+10KHz（+2KHz GaP），滿足高速ASOPS的要求。系統(tǒng)的時(shí)間分辨率優(yōu)于60fs(通常會(huì)達(dá)到45fs). TL-1000-ASOPS還提供一個(gè)該頻率差的TTL觸發(fā)信號(hào)給數(shù)據(jù)采集器件。
3. Tera-SED 3。 大面積THz發(fā)射器（天線）
泵浦光振蕩器光脈沖激發(fā)Tera-SED 3 大面積THz發(fā)射器（天線）從而產(chǎn)生THz射線到該時(shí)域光譜系統(tǒng)。
4. THz作用區(qū)域和電光探測(cè)器。
提供THz發(fā)射器生產(chǎn)的THz射線經(jīng)過(guò)離軸拋物面鏡整形和傳導(dǎo)到110晶相的ZnTe晶體探測(cè)器（GaP可選）。在這種典型的結(jié)構(gòu)中，THz射線被聚焦到焦點(diǎn)為0.5mm大小并通過(guò)樣品區(qū)，測(cè)量透射光。THz射線通過(guò)的區(qū)域被盡可能的提純的水蒸氣最小化。被用于光電探測(cè)的探測(cè)光脈沖由光電探測(cè)晶體探測(cè)THz區(qū)域。該系統(tǒng)使用PR130作為光電探測(cè)器。
5. 數(shù)據(jù)采集板和HASSP軟件
PR130光電探測(cè)器信號(hào)被一個(gè)14為數(shù)字轉(zhuǎn)化板轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并按125MS/s采用。數(shù)據(jù)采集板由TL-1000-ASOPS提供的方波信號(hào)觸發(fā)，或由同步于時(shí)間延遲掃頻光脈沖的可調(diào)光學(xué)觸發(fā)信號(hào)來(lái)觸發(fā)。實(shí)時(shí)刻度被轉(zhuǎn)化成時(shí)間延遲刻度τ(t)
關(guān)于英國(guó)Laser Quantum公司
Laser Quantum公司位于英國(guó)柴郡，是英國(guó)最大的激光器制造商，現(xiàn)有員工120人，連續(xù)20年向全球科研和工業(yè)市場(chǎng)提供連續(xù)激光器、超快激光器和振蕩器。連續(xù)激光器功率高達(dá)16W。Laser Quantum公司獨(dú)特的二極管泵浦固體激光器（DPSS）和超快激光器涵蓋MHz 和GHz范圍。Laser Quantum公司的DPL激光器以O(shè)EM方式被很多著名公司選用，如法國(guó)JY公司的拉曼光譜儀。 2012年11月Laser Quantum公司宣布收購(gòu)德國(guó)Gigaoptics公司。Gigaoptics公司是全球GHz 超快振蕩器和激光器的領(lǐng)導(dǎo)者。
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