1550nm/780nm飞秒光源，助力商用太赫兹设备产业化

　　近年来，太赫兹技术的研究和应用在食品/药品检测、安检设备、医疗诊断、半导体材料检损等众多领域显示了重大的技术优势及产业化前景。超快光纤激光器的出现，进一步促进了太赫兹技术的商业化步伐。相较于光泵太赫兹气体激光器复杂庞大的体积和钛宝石激光器昂贵的价格，超快光纤激光器因其高度集成、体积小巧、操作简单、易于批量的优势而备受市场青睐。

　　什么是太赫兹?

　　太赫兹(Terahertz，THz，1012Hz)通常指的是频率在0.1~10THz范围内(相对应的波长为3mm~30μm)的电磁波，在光学领域被称为远红外，而在电子学领域，则称其为亚毫米波、超微波等，在整个频谱中介于微波与红外光之间。与其他频段的电磁波相比，太赫兹的主要特点包含：

　　1)低光子能量(安全性)，远低于X射线的光子能量，不会对生物组织产生有害电离，适合于对生物组织进行活体检测;

　　2) 高穿透性：飞秒量级的脉冲宽度和极高时间分辨率使得太赫兹波对许多介电材料和非极性物质具有良好的穿透性, 在低损情况下可穿透墙壁、陶瓷、碳板、布料、塑料等进行透视成像;

　　3) 指纹谱性：许多有机分子的吸收谱和色散特性都处在这一区域，各物质的太赫兹光谱包含其丰富的物理和化学信息。

　　太赫兹辐射源是太赫兹技术是否能转化为现实生产力的关键。目前的太赫兹源主要有三类：基于真空电子学的太赫兹源;基于光子学的太赫兹源;基于半导体的太赫兹源。其中，基于光子学的太赫兹源主要使用超快激光作为太赫兹激发光源。

　　太赫兹信号探测技术：

　　太赫兹信号探测技术从原理上可分为相干脉冲时域连续波探测技术和非相干直接能量探测技术两类。

　　THz-TDS系统是基于相干探测技术的太赫兹产生与探测系统，能够同时获得太赫兹脉冲的振幅信息和相位信息，通过对时间波形进行傅立叶变换，能直接得到样品的吸收系数和折射率、透射率等光学参数。太赫兹时域光谱有很高的探测信噪比和较宽的探测带宽，探测灵敏度很高，可以广泛应用于多种样品的探测。

　　太赫兹相干探测系统

　　太赫兹的相干探测系统中包含一个分束装置，将一束超快脉冲激光分为泵浦光和探测光，其中泵浦光激励产生太赫兹脉冲，而探测光取样探测太赫兹脉冲，这样探测光和太赫兹脉冲本身就有固定的时间关系。在探测系统中精确的控制泵浦光和探测光在时域上的延迟，从而使得探测脉冲和太赫兹脉冲以不同的时间到达探测器或探测晶体。由于探测光的脉冲宽度(飞秒量级)远小于待探测的太赫兹脉冲宽度(皮秒量级)，这样再通过光学延迟台控制两者之间的时间延迟，相当于探测脉冲扫描太赫兹脉冲，从而得到太赫兹脉冲的完整波形。

　　太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术

　　THz-TDS技术是20世纪80年代发展起来的一种新型光谱测量技术。该技术利用基于飞秒激光技术获得的宽波段太赫兹脉冲透过样品或从样品反射，测量由此产生的太赫兹电场强度随时间的变化，进而得到样品的信息。这种测量技术主要适用于检测材料在远红外和微波之间的性质和物理现象。

　　典型的太赫兹时域光谱系统主要由超快光纤激光器、太赫兹发射及探测装置和时间延迟控制系统三个部分组成。如示意图，将样品放置于太赫兹时域光谱系统光路中，采集经过样品反射前后的太赫兹波的时域波形并采用傅里叶变换使其变换到频域，通过对两组频域数据分析处理就可以得到被测样品相关的一些光学参数，比如折射率、吸收系数等。

 

注：基于小型化超快光纤激光器搭建的反射式太赫兹时域光谱系统

　　诺派激光自主研发的Rainbow OEM系列飞秒光纤激光器可提供1550nm和780nm两种波长，专为商用化太赫兹系统集成设计开发。两款产品均通过了严格的工业化测试标准，具有高稳定可靠性、免维护、易集成等优势，是目前太赫兹商用系统的理想光源。