專利名稱：用于一次測量由位于太赫頻率范圍內(nèi)的干擾引起的瞬時(shí)雙折射的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)由位于太赫頻率范圍內(nèi)的干擾在光學(xué)介質(zhì)中引起的瞬時(shí) 雙折射進(jìn)行直接的、不變形的、一次測量的設(shè)備。本發(fā)明涉及表征在光學(xué)介質(zhì)中引起的雙折射的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及電光或 磁光診斷領(lǐng)域。在這點(diǎn)上，本發(fā)明尤其適用于太赫光譜學(xué)、適用于電子元件的表征、并適用 于帶電和加速粒子束的診斷。
背景技術(shù)：
用于表征太赫放射的時(shí)間分布的常規(guī)采樣方法基于普克爾斯(Pockels)效應(yīng)。該 表征方法因此包括在受到太赫放射的點(diǎn)處使被稱為傳感器信號(hào)的脈沖光學(xué)信號(hào)通過光學(xué) 介質(zhì)的步驟。因此，傳感器脈沖的電場沿著所引起的雙折射的兩個(gè)軸經(jīng)歷相位延遲。那么， 根據(jù)例如通過對(duì)傳感器脈沖信號(hào)的電磁場的偏振進(jìn)行調(diào)制而獲得的相位延遲時(shí)變的了解， 可以將太赫放射的時(shí)間分布重建為時(shí)間的函數(shù)(L Duvillaret, S Rialand, J-L Coutaz, J Opt. Soc. Am. B 19,2962 2000)。常規(guī)的電光采樣基于將要測量的信號(hào)的重復(fù)。太赫放射的時(shí)間分布是根據(jù)通過改 變太赫放射與超短傳感器激光脈沖之間的時(shí)間延遲而獲得的連續(xù)采集而重新構(gòu)成的。由 于使用了連接到同步放大器或“鎖相(lock-in)放大器”的高重復(fù)率(MHz)激光源，因此 基于該技術(shù)的電光采樣設(shè)備可獲得亞皮秒時(shí)間分辨率，并且在多個(gè)數(shù)量級(jí)上都很靈敏(JA Valdmanis, G Mourou, IEEE J Quantum Electron. 22,69 1986)。然而，對(duì)于許多應(yīng)用來說，上述技術(shù)并不適用，尤其是在涉及表征不穩(wěn)定系統(tǒng)(生 物樣品、起反應(yīng)的物理化學(xué)系統(tǒng)、移動(dòng)或不穩(wěn)定對(duì)象的成像)的應(yīng)用的情況下，或者在實(shí)驗(yàn) 具有固有的逐次波動(dòng)的情況下。因此，在某些配置中，太赫放射不能精確地與傳感器脈沖同 步。在其它情況下，參照基準(zhǔn)光學(xué)時(shí)鐘來具體表征這種太赫放射中的波動(dòng)。對(duì)于這些常規(guī)的電光采樣不適用的情況，已經(jīng)提出了用于對(duì)太赫放射的時(shí)間分布 進(jìn)行單次記錄的方法。歷史上，提出的第一種單次采集方法包括在通過頻率漂移而在時(shí)間上擴(kuò)展的傳感 器激光脈沖的光譜上對(duì)太赫放射的時(shí)間分布進(jìn)行編碼的步驟。接著，憑借對(duì)時(shí)頻色散關(guān)系 的了解，通過在光譜儀中色散傳感器脈沖來解碼太赫脈沖。接著，提及了光譜編碼/解碼 (Z Jiang，X-C Zhang,Appl. Phys. Lett. 72,1945 1998 ；X-C Zhang,Z Jiang,US 6，573，700 2003)。在這種單次測量方案中，檢測窗口的時(shí)間分辨率和寬度由傳感器脈沖信號(hào)的譜寬 聯(lián)系起來。這是該編碼/解碼原理的固有限制。因此，認(rèn)為設(shè)備的時(shí)間分辨率的測量由以下 等式給出(F G Sun, Z Jiang，X-C Zhang, Appl. Phys. Lett. 73, 2233 1998 ; J R Fletcher, Opt.Exp. 10，1425 2002)
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其中-TMin是對(duì)時(shí)間分辨率的測量；-T0是受到傅立葉變換限制的傳感器脈沖的持續(xù)時(shí)間；-Tc是擴(kuò)展的傳感器脈沖的持續(xù)時(shí)間。為了克服上述限制，已經(jīng)做出了許多努力，特別是在對(duì)加速粒子的脈沖的表征方 面，以開發(fā)具有更高的時(shí)間分辨率的設(shè)備。因此已提出了新穎的方法_干涉解碼，該方法根據(jù)干涉圖形對(duì)光學(xué)傳感器的擴(kuò)展光譜上記錄的感生雙折 射信息進(jìn)行解碼。由于需要根據(jù)復(fù)雜算法來重新構(gòu)成時(shí)間分布，因此該方法是間接的(B Yellampalle, K Y Kim, G Rodriguez, J H Glownia, A J Taylor, Appl. Phys. Lett.,87, 211109 2005 和 J Y Kim, B Yellampalle, GRodriguez, R D Averitt, A J Taylor, J H Glownia, Appl.Phys.Lett. ,88,041123 2006)；-空間編碼/解碼，該方法包括對(duì)太赫放射在傳感器脈沖信號(hào)的直徑上的時(shí)間 分布進(jìn)行編碼 / 解碼(J Shan, A S ffeling, E Knoesel, L Bartels, MBonn, A Nahata, G A Reider, T F Heinz, Opt. Lett. 25,426 2000) :S PJamison, J Shen, A M Macleod, W A Gillespie, D A Jaroszynski, Opt. Let. 28,1710 2003 禾口 K Y Kim, B Yellampalle, A J Taylor,G Rodriguez, J H Glownia,Opt. Lett. 32,1968 2-7 以及在最后一篇文章中引用的 文獻(xiàn))。這些設(shè)備免除了對(duì)光譜解碼的時(shí)間分辨率的限制，并且使得能夠?qū)Τ掷m(xù)時(shí)間短的 太赫脈沖進(jìn)行單次診斷。然而，這些空間解決方案中沒有一個(gè)可以適用于測量持續(xù)時(shí)間大 于幾皮秒的脈沖。此外，在射束校正方面，這些新的單次方法難以實(shí)施，并且?guī)缀醪贿m合于 太赫成像的環(huán)境。現(xiàn)有的單次解決方案的另一個(gè)重要限制來自于利用交叉的偏振器的解碼，即通過 在兩個(gè)定向的偏振器之間放置電光介質(zhì)，使得在沒有電磁場的情況下不發(fā)送傳感器。這種 形式的檢測意味著信號(hào)根據(jù)相位延遲幅度的非線性響應(yīng)。在大多數(shù)應(yīng)用中，有意地將分析 器定向以收集幾乎為零的光偏置并且獲得響應(yīng)函數(shù)中的附加項(xiàng)，以測量電光信號(hào)的雙極 性。因此，響應(yīng)函數(shù)由以下等式F1定義，其對(duì)于小的相位延遲有效，使得Γ + Γ。 < 0. 5rad Isignal = I0. (Γ2+2?！?Γ。+Γ。2)，其中(F1-Isignal是所測量信號(hào)的強(qiáng)度；-Itl是傳感器信號(hào)的強(qiáng)度；-Γ是由引起的雙折射造成的相位延遲；并且- Γ 0是光偏置，或者在沒有引起的雙折射的情況下所測量的相位延遲。等式F1描述的情況可以使用鎖相類型的檢測來簡化，因此能夠省略項(xiàng)Γ/。然而， 即使在這種簡化情況下，對(duì)于單次檢測來說，現(xiàn)在也是難以想象的，現(xiàn)有技術(shù)表明所測量信 號(hào)包括失真和假象(Ζ Jiang,F G Sun,QChen,Appl. Phys. Lett. 74,1191 1999 ；Y Li,Appl. Phys. Lett. 88,2511082006)。在不了解將要表征的電磁場的特征、傳感器信號(hào)Itl的特征和 這兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間延遲的波動(dòng)的情況下，這些失真通常不能得到校正。此外，由于所測量信號(hào)對(duì)傳感器信號(hào)Itl的強(qiáng)度和光偏置的依賴，因此編碼后的信號(hào)沿著傳感器脈沖的 高斯強(qiáng)度分布仍然受到干擾。對(duì)太赫放射的單次測量的應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域涉及時(shí)域中的太赫光譜學(xué)領(lǐng)域。根 據(jù)該分析技術(shù)，尋求表征例如太赫頻率范圍中光學(xué)介質(zhì)的吸收特性。為此目的，測量方法包 括使用和不使用光學(xué)介質(zhì)對(duì)太赫脈沖的外形進(jìn)行兩次采集的步驟。然而，該測量方法受到 太赫脈沖源中的波動(dòng)的干擾，限制了其靈敏度(S P Mickana,K-S Leeb,T-M Lub,J Munch, DAbbotta, X-C Zhang, Microelectronics Journal 33,1033 2002)。單次測量技術(shù)完全基于對(duì)具有短脈沖的激光源的使用，短脈沖的持續(xù)時(shí)間通常處 于皮秒(PS)到飛秒(fs)范圍內(nèi)。因此，根據(jù)上述方法的單次設(shè)備的性能不僅與這些脈沖 的諸如脈沖的光譜和持續(xù)時(shí)間的特征直接相關(guān)，而且還與脈沖的空間和時(shí)間穩(wěn)定性相關(guān)。此外，當(dāng)前的和正在開發(fā)中的強(qiáng)太赫放射源、或新一代的粒子加速器主要基于對(duì) fs/ps范圍內(nèi)的脈沖激光源的使用，脈沖激光源的特征適合于這些放射源或粒子源。在大多 數(shù)情況下，這些由激光源傳送的脈沖的特征因此不適于上述單次方法的使用。當(dāng)前在市場 上存在可以用于太赫放射生成或粒子加速的很大競爭范圍的脈沖激光器，但所傳送的脈沖 的特征不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過提出一種基于光譜編碼/解碼原理的一次測量的方法和 設(shè)備來克服現(xiàn)有技術(shù)的這些缺點(diǎn)，所述方法和設(shè)備與所有的短脈沖激光源(UV-NIR)兼容， 并且能夠在較寬的太赫頻率范圍(例如，0.01-20太赫)上工作。本發(fā)明的目的尤其在于以絕對(duì)的方式(振幅和符號(hào))且非變形地(即，不依賴于 該相位延遲的振幅)測量在受到干擾的光學(xué)介質(zhì)中引起的相位延遲，和在其上對(duì)該相位延 遲進(jìn)行了編碼的脈沖類型的光學(xué)信號(hào)的特征。此外，本發(fā)明的目的在于產(chǎn)生能夠在整個(gè)光譜分析窗口上檢測少于5mrad的相位 延遲的單次設(shè)備。下面描述的本發(fā)明提出了集中由激光器傳送的脈沖光學(xué)信號(hào)的至少部分能量，以 生成超連續(xù)譜(supercontinum)，接著在所述超連續(xù)譜上對(duì)太赫干擾所穿過的光學(xué)介質(zhì)的 雙折射的變化進(jìn)行編碼。本發(fā)明接著提出了根據(jù)同時(shí)檢測配置利用對(duì)超連續(xù)譜的偏振橢圓率的測量來計(jì) 算太赫干擾引起的相位延遲。在這點(diǎn)上，在其最一般的認(rèn)同中，本發(fā)明涉及一種用于對(duì)由至少一個(gè)太赫干擾6 在光學(xué)介質(zhì)12中引起的瞬時(shí)雙折射進(jìn)行單次測量的方法，該方法包括對(duì)脈沖光學(xué)信號(hào)2進(jìn) 行發(fā)射和光譜編碼的步驟。包括產(chǎn)生超連續(xù)譜3的步驟的所述編碼步驟還通過在兩個(gè)偏振 方向上分解所述超連續(xù)譜的電場并同時(shí)測量兩個(gè)分量的強(qiáng)度13和Ip而與對(duì)所述介質(zhì)12的 由所述干擾6引起的所述超連續(xù)譜的偏振橢圓率進(jìn)行解碼的步驟組合起來。根據(jù)特定實(shí)施方式-該方法包括對(duì)所述超連續(xù)譜的所述電場的所述兩個(gè)分量的強(qiáng)度Is和Ip進(jìn)行平 衡的步驟；-為了不受所述脈沖光學(xué)信號(hào)的光譜和時(shí)間特征影響，所述生成所述超連續(xù)譜的步驟具有以單絲模式(monofilament mode)傳播所述脈沖光學(xué)信號(hào)的至少一部分的階段；-該方法包括至少一個(gè)通過校正設(shè)備的色像差和空間像差進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償?shù)牟襟E；-所述編碼步驟包括時(shí)間整形步驟，所述時(shí)間整形步驟包括擴(kuò)展所述超連續(xù)譜的 階段，該階段包括沿對(duì)于所述超連續(xù)譜的所有波長都相同的幾何路徑傳播所述超連續(xù)譜；-該方法包括對(duì)所述超連續(xù)譜的光譜、空間和時(shí)間分布進(jìn)行整形的步驟；和/或-該方法包括i.將所述太赫干擾空間分離為分析太赫干擾和基準(zhǔn)太赫干擾這兩個(gè)基準(zhǔn)太赫干 擾的步驟；ii.對(duì)分析太赫干擾和基準(zhǔn)太赫干擾這兩個(gè)太赫干擾進(jìn)行時(shí)間偏移的步驟；以及iii.在所述超連續(xù)譜的脈沖上對(duì)分析太赫干擾和基準(zhǔn)太赫干擾這兩個(gè)太赫干擾 進(jìn)行編碼的步驟。本發(fā)明還涉及一種用于對(duì)由至少一個(gè)太赫干擾在光學(xué)介質(zhì)中引起的瞬時(shí)雙折射 進(jìn)行單次測量的設(shè)備，該設(shè)備包括發(fā)射脈沖光學(xué)信號(hào)的源；和對(duì)所述脈沖光學(xué)信號(hào)進(jìn)行 光譜編碼的裝置。包括生成超連續(xù)譜的裝置的所述光譜編碼裝置通過在兩個(gè)偏振方向S和 P上分解所述超連續(xù)譜的電場而與同時(shí)測量兩個(gè)分量的強(qiáng)度Is和Ip的單元組合起來。根據(jù)特定實(shí)施方式-為了不受所述脈沖光學(xué)源的空間和時(shí)間特征影響，所述生成所述超連續(xù)譜的裝 置包括形成單絲(monofilament)的裝置；-該設(shè)備包括聚焦光學(xué)脈沖的裝置，從而集中部分能量直到能量在非線性介質(zhì)中 達(dá)到根據(jù)單絲模式的傳播閾值為止；-該設(shè)備包括聚焦所述光學(xué)脈沖以將這些脈沖中的一些脈沖注入到光纖內(nèi)的裝 置；-該設(shè)備包括布置在所述脈沖的光學(xué)路徑上的至少一個(gè)聚焦裝置和光圈，以減弱 空間波動(dòng)對(duì)所述超連續(xù)譜的生成的影響；-所述分解裝置包括平衡元件；-所述平衡元件由與偏振器相關(guān)聯(lián)的四分之一波片組成；-所述分解裝置包括校正所述設(shè)備的色像差和空間像差的裝置；-所述分解裝置包括分別位于所述超連續(xù)譜的所述兩個(gè)分量的光學(xué)路徑上并各自 具有與所述偏振器相反的功能的兩個(gè)副偏振分光片；-所述生成裝置具有調(diào)整所述超連續(xù)譜的裝置，該調(diào)整所述超連續(xù)譜的裝置包括 用于控制所述超連續(xù)譜的時(shí)間擴(kuò)展的色散透鏡；-所述超連續(xù)譜3的所述電場的所述兩個(gè)分量中的至少一個(gè)分量通過至少一根光 纖向著光譜儀傳播；和/或該設(shè)備還包括將所述太赫干擾6空間分離為分析太赫干擾6a和基準(zhǔn)太赫干擾6b 這兩個(gè)太赫干擾的裝置50)和用于對(duì)分析太赫干擾6a和基準(zhǔn)太赫干擾6b這兩個(gè)太赫干擾 中的一個(gè)進(jìn)行時(shí)間偏移的裝置52。根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備針對(duì)以下用途的應(yīng)用_用于太赫光譜儀；或-用于診斷帶電和加速粒子束。
生成所述超連續(xù)譜與同時(shí)檢測的組合使得能夠在整個(gè)時(shí)間分析窗口上以一致的 靈敏度來獲得對(duì)所述瞬時(shí)雙折射變化的直接和非變形的測量并且僅僅受到散粒噪聲的限 制。這是因?yàn)?，根?jù)所述脈沖光學(xué)信號(hào)生成所述超連續(xù)譜使得能夠?qū)y量設(shè)備與所述 脈沖光學(xué)信號(hào)的特征解耦。此外，可以將所述超連續(xù)譜生成為在檢測窗口上具有基本平坦 的光譜強(qiáng)度分布，這通過獲得在所述時(shí)間窗口上恒定的信噪比而提高了測量的質(zhì)量。所述分析窗口的這種均化可以在生成所述超連續(xù)譜時(shí)直接完成，并且還可以根據(jù) 所需要的均化程度在通過無源或有源透鏡生成所述超連續(xù)譜后成為補(bǔ)充步驟的主題。此外，對(duì)所述超連續(xù)譜的分量的強(qiáng)度進(jìn)行同時(shí)的和平衡的檢測的益處在于使得能 夠消除傳感器脈沖信號(hào)的強(qiáng)度的波動(dòng)。平衡的檢測還使得能夠直接獲得引起的相位延遲的 振幅和符號(hào)，而沒有由于正交的偏振器造成的差錯(cuò)。應(yīng)用于對(duì)太赫干擾的表征，這種平衡的 檢測使得能夠發(fā)現(xiàn)光學(xué)介質(zhì)中太赫電磁場的值。逐次地執(zhí)行寬帶平衡檢測使得能夠在僅受到檢測器的散粒噪聲的限制的條件下 測量瞬時(shí)雙折射變化。使用偏振分光片有利地將色彩空間錯(cuò)誤減到最小。使用補(bǔ)償剩余色彩錯(cuò)誤的裝置 提高了對(duì)脈沖傳感器信號(hào)的電場分量進(jìn)行平衡與超連續(xù)譜的空間波動(dòng)相比的穩(wěn)定性。測量橢圓率的設(shè)備包括兩根光纖的事實(shí)還使得能夠不受光譜儀入口狹縫上的空 間波動(dòng)影響。最后，根據(jù)太赫干擾生成兩個(gè)相對(duì)于彼此在時(shí)間上偏移的太赫干擾并在超連續(xù)譜 的光譜的兩個(gè)不同部分上對(duì)這兩個(gè)太赫干擾進(jìn)行同時(shí)編碼使得能夠不受所使用的太赫源 的波動(dòng)影響。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備兼容于所有的短脈沖激光源(UV-NIR)，并且測量 的性能不依賴于所使用的脈沖激光源。此外，設(shè)備的靈敏度僅僅受到散粒噪聲的限制，并且 時(shí)間分析窗口可以連續(xù)地在0.01和20THZ之間調(diào)整，與現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備相比具有更好的時(shí) 間分辨率和至少相等的靈敏度。


通過參考附圖來閱讀以下詳細(xì)的示例實(shí)施方式，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)顯 現(xiàn)，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第一示例實(shí)施方式的示意性表示；圖2是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第二示例實(shí)施方式的示意性表示；圖3A到圖3C是顯示了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的穩(wěn)定性和靈敏度的測量；圖4是對(duì)Zn:Te晶體中引起的電場的時(shí)間分布的一次記錄；以及圖5是對(duì)電子包的電場的時(shí)間分布和太赫電磁場在時(shí)間上的偏移的一次記錄。
具體實(shí)施例方式盡管以下描述主要涉及電磁場，但應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明的測量方法和設(shè)備可以 用于以獨(dú)立于引起太赫范圍的瞬時(shí)雙折射的干擾的性質(zhì)的方式測量這種雙折射變化。具體 地說，太赫干擾可以由聲波、激光脈沖的震動(dòng)等引起。
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因此，術(shù)語“太赫干擾”是指太赫頻率范圍內(nèi)的電磁場、聲波或者其它干擾中的任一種。此外，以下使用的術(shù)語“光學(xué)介質(zhì)”是指易于出現(xiàn)由外部干擾引起的雙折射的任何 物理介質(zhì)(固體、液體或氣體)。此外，以下在超連續(xù)譜穿過光學(xué)介質(zhì)的特定情況下描述了通過對(duì)由光學(xué)介質(zhì)的雙 折射引起的偏振調(diào)制進(jìn)行的編碼。但是，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，該方法和設(shè)備還 適用于任何其它偏振調(diào)制手段，例如光學(xué)介質(zhì)的表面上的反射。單詞“生成超連續(xù)譜”涉及公知的過程，該過程包括通過各種非線性過程來修改光 學(xué)脈沖的具有強(qiáng)度I (λ)的光譜分布，以獲得非常明顯的光譜加寬。存在用于生成同樣具 有變化的特征的超連續(xù)譜的許多種方法。以下對(duì)本發(fā)明的示例實(shí)施方式的說明描述了本發(fā) 明的背景下的幾種有利的生成模式。此外，在本發(fā)明的背景下，“超連續(xù)譜”被用作產(chǎn)生與所有脈沖激光源兼容的設(shè)備 的手段，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，該術(shù)語“超連續(xù)譜”擴(kuò)展到放大所述超連續(xù)譜的 光譜的部分的所有過程。下面將參考圖1中示出的第一示例實(shí)施方式來描述根據(jù)本發(fā)明的測量方法。在該示例實(shí)施方式中，光學(xué)介質(zhì)12受到太赫電磁場的形式的太赫干擾6。在該太 赫電磁場6的影響下，修改了光學(xué)介質(zhì)12的雙折射。接著在光學(xué)介質(zhì)12中建立了瞬變狀 態(tài)，光學(xué)介質(zhì)12在該瞬變狀態(tài)期間具有由具有光學(xué)指數(shù)~(λ，t)和η。(λ，t)(A和t分 別表示波長和時(shí)間)的兩個(gè)正交光軸(或者中和線)所表征的瞬時(shí)雙折射。根據(jù)第一示例實(shí)施方式，根據(jù)本發(fā)明的測量方法包括從如具有飛秒(fs)或皮秒 (ps)的時(shí)間范圍中的超短脈沖的激光源的光源14發(fā)射脈沖光學(xué)信號(hào)2的第一步驟。使該 光學(xué)脈沖源14與太赫干擾6同步。脈沖光學(xué)信號(hào)2通過生成超連續(xù)譜3的裝置4進(jìn)行傳播。因此，根據(jù)非線性過程， 脈沖光學(xué)信號(hào)2的部分能量通過聚焦裝置17注入到如藍(lán)寶石襯底的非線性材料18內(nèi)，從 而取得脈沖光學(xué)信號(hào)2在非線性材料18中傳播所需的足夠強(qiáng)度，以與所述非線性材料18 有效地交互。因此，脈沖光學(xué)信號(hào)2的一部分被轉(zhuǎn)換為超連續(xù)譜3。有利地，用于生成超連續(xù)譜3的裝置4還包括調(diào)整超連續(xù)譜3的裝置19。因此，通 過色散透鏡，使超連續(xù)譜3準(zhǔn)直，并且使超連續(xù)譜3的時(shí)間擴(kuò)展適于預(yù)定的分析窗口。還通過偏振裝置20對(duì)超連續(xù)譜3進(jìn)行線偏振，并且對(duì)超連續(xù)譜的偏振進(jìn)行定向， 使得在穿過受到太赫干擾6干擾的光學(xué)介質(zhì)12后將線偏振轉(zhuǎn)換為橢圓偏振。根據(jù)一個(gè)變型例(未示出)，在脈沖光源14中實(shí)現(xiàn)超連續(xù)譜3的生成。這是例如 使用所謂的白光激光器時(shí)的情況。接著在光學(xué)介質(zhì)12的受干擾部分中傳播超連續(xù)譜3，以探測由太赫干擾6引起的 瞬時(shí)雙折射。調(diào)節(jié)超連續(xù)譜3與太赫干擾之間的時(shí)間延遲，因此兩個(gè)信號(hào)在光學(xué)介質(zhì)12中 在時(shí)間上重疊。有利地，調(diào)節(jié)超連續(xù)譜3的強(qiáng)度的光譜分布，以使其呈現(xiàn)基本平坦的分布。這種對(duì) 分析窗口的均化可以在生成超連續(xù)譜3時(shí)直接完成，并且還可以有利地根據(jù)所需要的均化 程度成為在通過無源或有源透鏡生成超連續(xù)譜后的附加步驟的主題。該方法因此包括通過針對(duì)超連續(xù)譜3的各個(gè)波長來測量橢圓率以進(jìn)行光譜解碼的步驟。在沒有干擾的情況下，將光學(xué)介質(zhì)12的輸出處的超連續(xù)譜3的電場的線偏振經(jīng)由 偏振裝置32轉(zhuǎn)換為圓偏振。接下來，在由P和S表示的兩個(gè)正交偏振方向上同時(shí)分解超連 續(xù)譜3的電場。理論上，這種對(duì)超連續(xù)譜3的偏振的分解應(yīng)當(dāng)使得能夠獲得平衡的檢測，也就是 說，在沒有太赫放射6的情況下，對(duì)于平衡的檢測來說，超連續(xù)譜3的電場在兩個(gè)偏振方向 S和P上的兩個(gè)分量的強(qiáng)度Is和Ip對(duì)于所有波長都相等。然而，光學(xué)元件的特性使得不能在超連續(xù)譜6的光譜寬度上實(shí)現(xiàn)完美的平衡。這 在對(duì)橢圓率的測量中引入了偏差，如果這逐次波動(dòng)，則該偏差限制設(shè)備靈敏度。根據(jù)本發(fā)明的方法，使平衡的逐次變化減到最小。平衡步驟實(shí)際上包括對(duì)設(shè)備的 色彩錯(cuò)誤的進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾A段。對(duì)超連續(xù)譜3的電場的兩個(gè)分量的強(qiáng)度Ip和Is進(jìn)行同時(shí)測量的步驟使得能夠推 導(dǎo)出雙折射的瞬時(shí)變化，并且根據(jù)應(yīng)用，推斷出太赫干擾6的特征(強(qiáng)度、時(shí)間分布等)和 關(guān)于受到干擾的光學(xué)介質(zhì)12的信息。圖1更具體地例示了實(shí)現(xiàn)上述方法的測量設(shè)備的示例。在該第一示例實(shí)施方式中，太赫干擾6(此處為太赫電場)由通過光學(xué)脈沖源 14(在此情況下為飛秒激光器)光觸發(fā)的加速器傳送的、具有幾皮秒的持續(xù)時(shí)間的相對(duì)論 性電子的脈沖產(chǎn)生。光學(xué)脈沖源14由放大的Ti:Sa激光源組成，該放大的Ti:Sa激光源傳送具有790 納米波長的160飛秒的脈沖光學(xué)信號(hào)2。使光學(xué)脈沖源14針對(duì)通過控制光學(xué)脈沖源14的 振蕩器的激光腔長度以對(duì)構(gòu)成太赫干擾6的相對(duì)論性電子的包的射頻波進(jìn)行的加速同步。 構(gòu)成太赫干擾6的相對(duì)論性電子的脈沖與光學(xué)脈沖的源14之間的同步大約為lps。在該示例實(shí)施方式中，受到干擾的光學(xué)介質(zhì)12是Zn:Te晶體。接著尋求表征電子 束在該光學(xué)介質(zhì)12附近通過的效果，即，測量由所述電子束通過金屬片時(shí)生成的相對(duì)論性 電子的電場和太赫干擾在Zn:Te晶體中引起的雙折射。沿著平面110)切割光學(xué)介質(zhì)12，并將其布置為距離電子束傳播軸大約3到4mm。 在這些條件下，相對(duì)論性電子的電場和太赫干擾6處于Zn:Te晶體的平面110)中。結(jié)果， 平面110)中的兩個(gè)光軸表征了在光學(xué)介質(zhì)12中引起的雙折射并且該雙折射被定向在相對(duì) 于方向W01]的45度。太赫干擾6是通過光學(xué)介質(zhì)12的電磁場，并且還引起了瞬時(shí)雙折射。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還包括根據(jù)由光學(xué)脈沖源14發(fā)射的脈沖光學(xué)信號(hào)2生成線偏 振的超連續(xù)譜3的裝置4。有利地，脈沖光學(xué)信號(hào)2位于紫外線范圍內(nèi)直到近紅外區(qū)為止。超連續(xù)譜生成裝置4包括用于調(diào)整脈沖光學(xué)信號(hào)2的波束從而在非線性介質(zhì)18 中得到單絲(monofilament)的聚焦裝置17。穿過非線性介質(zhì)18的過程包括以單絲的形式 發(fā)生傳播的部分，并根據(jù)脈沖光學(xué)信號(hào)生成超連續(xù)譜3。在從非線性介質(zhì)18退出時(shí)，通過調(diào) 整裝置19使超連續(xù)譜3的強(qiáng)度及其空間、光譜和時(shí)間分布適于太赫干擾6的特征。根據(jù)第一示例實(shí)施方式，聚焦裝置17包括透鏡、光圈和具有可變強(qiáng)度的濾光器。 此外，非線性介質(zhì)18是3毫米厚的藍(lán)寶石，其光軸取向垂直于其表面。對(duì)聚焦裝置17和非 線性介質(zhì)18進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得在使用小于0. 1的數(shù)值孔徑進(jìn)行聚焦的情況下，1 μ J的脈沖光 學(xué)信號(hào)2在非線性介質(zhì)18中獲得對(duì)應(yīng)于自動(dòng)聚焦閾值的大約IO11WAm2的強(qiáng)度。
根據(jù)光學(xué)脈沖源14的特征(峰值功率、波長、空間模式)，總是可以使非線性介質(zhì) 18和聚焦裝置17適于獲得使脈沖光學(xué)信號(hào)2與非線性介質(zhì)18之間的交互作用足以生成超 連續(xù)譜3的長度。因此，例如可以根據(jù)在包括光子晶體光纖在內(nèi)的光纖芯中傳播的幾個(gè)nj 的脈沖光學(xué)信號(hào)2生成超連續(xù)譜3。對(duì)超連續(xù)譜3的特征進(jìn)行調(diào)整的裝置19有利地包括準(zhǔn)直透鏡19a、以及用于使超 連續(xù)譜3的光譜適于將要測量的雙折射的變化的無源或有源元件19b。有利地，調(diào)整裝置19還包括低通介電濾光器19c，并且可能還包括能夠修改超連 續(xù)譜3的光譜和時(shí)間分布的有源器件19d。調(diào)整裝置19還可能包括通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的放大元件19e來光學(xué)放大超 連續(xù)譜3的一部分或全部的步驟。最后，對(duì)超連續(xù)譜3進(jìn)行調(diào)整的裝置19有利地包括使用超連續(xù)譜3的持續(xù)時(shí)間的 頻率漂移的擴(kuò)展器或壓縮器19f。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，依靠對(duì)非線性介質(zhì)18與光學(xué)介質(zhì)12之間光學(xué)路徑上的大部 分色散負(fù)責(zé)的消色差透鏡來對(duì)超連續(xù)譜3進(jìn)行準(zhǔn)直。那么根據(jù)等式F1,介于460和760nm 之間的光譜擴(kuò)展是T。-2. 25ps，其中通過對(duì)光譜進(jìn)行傅立葉變換而獲得的脈沖持續(xù)時(shí)間等 于 Ttl = 4. 4fs, Tmin = IOOfs。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，優(yōu)選地通過兩次穿過20cm的SF57來擴(kuò)展超連續(xù)譜3，這導(dǎo) 致了在Zn:Te晶體(550-730nm)發(fā)送的光譜寬度上擴(kuò)展Τ。= 60ps。光譜分布的傅立葉變 換等同于脈沖持續(xù)時(shí)間Ttl = 6. 6fs。在這些條件下，Tmin = 630fs。調(diào)整裝置19還包括偏振器20，偏振器20用于在由傳播裝置22將超連續(xù)譜3導(dǎo)向 光學(xué)介質(zhì)12前對(duì)超連續(xù)譜3進(jìn)行線偏振。超連續(xù)譜的光學(xué)路徑具有調(diào)整后的長度，使得它在太赫干擾6引起的瞬時(shí)雙折射 的時(shí)刻穿過光學(xué)介質(zhì)12。應(yīng)當(dāng)注意，超連續(xù)譜3的偏振方向適于表征了光學(xué)介質(zhì)12的瞬時(shí)雙折射的光軸的 取向，使得所述雙折射將超連續(xù)譜的線偏振轉(zhuǎn)換為橢圓偏振。在該示例實(shí)施方式中，超連續(xù)譜3穿過與晶體的平面110)垂直的光學(xué)介質(zhì)12，軸 [110]與超連續(xù)譜3的傳播方向k正交。接著由平面110)中的兩個(gè)光軸來表征光學(xué)介質(zhì) 12的瞬時(shí)雙折射。超連續(xù)譜3的偏振方向有利地相對(duì)于所述光軸成45度。光學(xué)介質(zhì)12中由太赫干擾6引起的雙折射將超連續(xù)譜3的線偏振轉(zhuǎn)換為橢圓偏 振。因此，傳感器脈沖信號(hào)的電場在引起的雙折射的兩個(gè)主軸上的兩個(gè)分量之間的被表示 為Γ (λ)的相位差取決于超連續(xù)譜3的光譜分量。根據(jù)第一示例實(shí)施方式的設(shè)備還包括通過分解和測量超連續(xù)譜的橢圓率以解碼 的裝置。分解裝置30包括四分之一波片32、第一偏振分光片34、兩個(gè)副偏振分光片35、36、 以及兩個(gè)消色差透鏡38。針對(duì)可見光范圍(450-800納米)優(yōu)化的四分之一波片32被布置和定向?yàn)?，在沒 有太赫干擾6的情況下，將超連續(xù)譜3的線偏振轉(zhuǎn)換為圓偏振。接著，向著第一偏振分光片34傳播超連續(xù)譜3，第一偏振分光片34在兩個(gè)垂直偏 振S和P上分解超連續(xù)譜3的電場。接著分別將副偏振分光片35和36布置在兩個(gè)分解的
11波束的光學(xué)路徑37a和37b上，使得每個(gè)分量被片34透射一次并接著由副偏振片36反射， 或者由片34反射一次并接著由副偏振片35透射。在這些條件下，每個(gè)波束最終都經(jīng)歷了 相同的光學(xué)變換。因此，通過補(bǔ)償校正了由于偏振器造成的色彩錯(cuò)誤。優(yōu)選地，第一偏振分光片34和副偏振分光片35、36包括淀積在薄襯底上的金屬格 柵，該金屬格柵防止了波束的波長偏差，同時(shí)保證了可見光范圍中高度一致的消光系數(shù)。接著在測量單元40中測量各個(gè)波長的強(qiáng)度Is和Ip。測量單元40至少包括光譜 儀42和多通道檢測器44。接著，針對(duì)超連續(xù)譜3的各個(gè)脈沖，同時(shí)檢測超連續(xù)譜3的兩個(gè) 分量的強(qiáng)度IpU)和Is(A)0有利地，通過在光譜儀42的入口狹縫上提供定位并在測量單元上提供偏移的光 纖來耦合超連續(xù)譜3的兩個(gè)分量。根據(jù)光譜儀執(zhí)行的測量，能夠依靠以下等式F2推導(dǎo)出超連續(xù)譜的電場Γ (λ)的 兩個(gè)分量之間的相位延遲8 ηΓ(λ) = (Ip ( λ )-Is ( λ ))/Ip ( λ )+Is ( λ )) (F2根據(jù)對(duì)超連續(xù)譜3的光譜擴(kuò)展的了解，直接推導(dǎo)出作為時(shí)間的函數(shù)Γ (t)的雙折 射的變化。根據(jù)變型例，在副偏振分光片35、36后面，在由具有400 μ m的直徑的兩根石英光 纖構(gòu)成的光纖組件(其一端位于光譜儀的入口狹縫上)中，聚焦超連續(xù)譜3的兩個(gè)分量。該 設(shè)備的光譜分辨率是lnm。通過CCD照相機(jī)記錄了光譜。在下面的圖3B中示出了在這些條 件下獲得的平衡的逐次穩(wěn)定性。下面將參考圖2來描述根據(jù)本發(fā)明的測量設(shè)備的第二示例實(shí)施方式。在該示例實(shí)施方式中，首先，從太赫干擾6中生成了被稱為分析太赫干擾6a的第 一太赫電磁場和被稱為基準(zhǔn)太赫干擾6b的第二太赫電磁場。基準(zhǔn)太赫干擾6b的電磁場的 強(qiáng)度與光學(xué)介質(zhì)12前的分析太赫干擾6a的電磁場的強(qiáng)度成比例。因此，首先，從單個(gè)初始太赫脈沖中產(chǎn)生了兩個(gè)太赫干擾，即分析太赫干擾6a和 基準(zhǔn)太赫干擾6b，接著在時(shí)間上對(duì)它們進(jìn)行偏移。為此，由空間分離裝置50將初始干擾6 分解為對(duì)應(yīng)于分析太赫干擾6a和基準(zhǔn)太赫干擾6b的兩個(gè)波束。通過將要表征的光學(xué)介質(zhì) 12來傳播對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)太赫干擾6b的波束。此外，由設(shè)置在分析6a太赫干擾或基準(zhǔn)太赫干擾6b的光學(xué)路徑上的延遲裝置52 來改變波束6a、6b之間的光學(xué)延遲，以在時(shí)間上偏移這兩個(gè)波束6a和6b。因此，在光學(xué)介 質(zhì)12中傳播這兩個(gè)波束并且在超連續(xù)譜3的相同脈沖上接連對(duì)這兩個(gè)波束進(jìn)行編碼。第二，在根據(jù)前述方法的單次測量中，在超連續(xù)譜3的光譜的兩個(gè)不同部分上對(duì) 分析太赫干擾6a和基準(zhǔn)太赫干擾6b這兩個(gè)太赫干擾進(jìn)行編碼，并且檢測分析太赫干擾6a 和基準(zhǔn)太赫干擾6b這兩個(gè)太赫干擾的分布?；鶞?zhǔn)干擾6b使得能夠校正太赫源的逐次波動(dòng)。根據(jù)另選實(shí)施方式，從加速電子波束中生成了分析太赫干擾6a和基準(zhǔn)太赫干擾 6b。為此，在加速電子束的路徑上布置了使得能夠生成躍遷輻射的金屬片或者任何其它元 件。因此，所生成太赫電磁場構(gòu)成了分析太赫干擾6a，而電子的電場構(gòu)成了基準(zhǔn)太赫 干擾6b。通過色散襯底52對(duì)分析太赫干擾6a進(jìn)行延遲。接著，如以前一樣地在將要表征 的光學(xué)介質(zhì)12中傳播對(duì)應(yīng)于分析太赫干擾6a和基準(zhǔn)太赫干擾6b的波束，以在光學(xué)介質(zhì)12中引起如以前一樣的相同方式檢測到的瞬時(shí)雙折射。圖3A到圖3C呈現(xiàn)了顯示根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的穩(wěn)定性和靈敏度的測量。圖3A示出了在沒有任何太赫放射的情況下，以IOHz的速率記錄在脈沖光學(xué)信號(hào) 2的20個(gè)連續(xù)脈沖上的信號(hào)F2。圖3B示出了 15分鐘后的相同測量。圖3C示出了相對(duì)于20個(gè)連續(xù)的傳感器脈沖的平均值計(jì)算的逐次波動(dòng)，并且清楚 地示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的穩(wěn)定性。根據(jù)相位延遲的絕對(duì)測量，可以計(jì)算光學(xué)介質(zhì)12中的電場。針對(duì)該實(shí)施方式中考 慮的情況，通過等式F3根據(jù)相位推導(dǎo)出電場，其中Γ (λ) =2. Ji.d. η3(λ). Γ 41· E ( λ ) / λ，其中-d是Zn:Te晶體的光學(xué)介質(zhì)12的厚度；-η(λ)是光學(xué)介質(zhì)12的光學(xué)指數(shù)；-T41是光學(xué)介質(zhì)12的電光系數(shù)(=4. 25*10_12m/W)；-E是電場；以及-λ是波長，在圖4中，是對(duì)由在具有0. 5mm厚度的Zn:Te晶體的附近傳播的8MeV的相對(duì)論性 電子的包在該晶體中引起的電場的時(shí)間分布的一次記錄Em。圖5也例示了對(duì)在兩個(gè)不同的超連續(xù)譜的部分上時(shí)間偏置和編碼的電子的包的 電場A和太赫電磁場B的時(shí)間分布的一次記錄。本發(fā)明并不限于以上描述和示出的示例實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員能 夠在不偏離本專利的范圍的情況下實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同變型例。例如，根據(jù)本發(fā)明的測量設(shè)備和方法可以用于表征超短光源。
權(quán)利要求
一種對(duì)由至少一個(gè)太赫干擾(6)在光學(xué)介質(zhì)(12)中引起的瞬時(shí)雙折射進(jìn)行一次測量的方法，該方法包括發(fā)射脈沖光學(xué)信號(hào)(2)和對(duì)該脈沖光學(xué)信號(hào)(2)進(jìn)行光譜編碼的步驟，該方法的特征在于包括生成超連續(xù)譜(3)的步驟的所述編碼步驟通過在兩個(gè)偏振方向上分解所述超連續(xù)譜的電場并同時(shí)測量兩個(gè)分量的強(qiáng)度Is和Ip而與對(duì)所述介質(zhì)(12)的由所述干擾(6)引起的所述超連續(xù)譜的偏振橢圓率進(jìn)行解碼的步驟組合起來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次測量方法，該方法還包括平衡所述超連續(xù)譜(3)的所述 電場的所述兩個(gè)分量的強(qiáng)度Is和Ip的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量方法，其中，為了不受所述脈沖光學(xué)信號(hào)(2)的光譜 和時(shí)間特征的影響，所述生成超連續(xù)譜(3)的步驟具有以單絲模式傳播所述脈沖光學(xué)信號(hào) (2)的至少一部分的階段。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的測量方法，該方法包括至少一個(gè)通過校正設(shè)備 的色像差和空間像差進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償?shù)牟襟E。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的測量方法，其中，所述編碼步驟包括時(shí)間整形步 驟，所述時(shí)間整形步驟包括擴(kuò)展所述超連續(xù)譜(3)的階段，該階段包括沿對(duì)于所述超連續(xù) 譜(3)的所有波長都相同的幾何路徑傳播所述超連續(xù)譜(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測量方法，該方法包括對(duì)所述超連續(xù)譜(3)的光譜、空間和時(shí) 間分布進(jìn)行整形的步驟。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測量方法，該方法包括以下步驟iv、將所述太赫干擾(6)空間分離為分析太赫干擾(6a)和基準(zhǔn)太赫干擾(6b)這兩個(gè) 太赫干擾的步驟；V、對(duì)分析太赫干擾(6a)和基準(zhǔn)太赫干擾(6b)這兩個(gè)太赫干擾進(jìn)行時(shí)間偏移的步驟；以及vi、在所述超連續(xù)譜(3)的脈沖上對(duì)分析太赫干擾(6a)和基準(zhǔn)太赫干擾(6b)這兩個(gè) 太赫干擾進(jìn)行編碼的步驟。
8.一種對(duì)由至少一個(gè)太赫干擾(6)在光學(xué)介質(zhì)(12)中引起的瞬時(shí)雙折射進(jìn)行一次測 量的設(shè)備，該設(shè)備包括發(fā)射脈沖光學(xué)信號(hào)(2)的源(14)和用于對(duì)所述脈沖光學(xué)信號(hào)(2)進(jìn) 行光譜編碼的裝置(4、12)，該設(shè)備的特征在于包括生成超連續(xù)譜(3)的裝置(4)的所述 光譜編碼裝置(4、12)依靠在兩個(gè)偏振方向S和P上分解所述超連續(xù)譜的電場的裝置(30) 而與同時(shí)測量兩個(gè)分量的強(qiáng)度Is和Ip的單元(40)組合起來。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，為了不受所述脈沖光學(xué)源(14)的空間和時(shí)間特 征的影響，所述生成所述超連續(xù)譜(3)的裝置(4)包括形成單絲的裝置(17、18)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測量設(shè)備，該設(shè)備包括聚焦光學(xué)脈沖(2)的裝置(17)，從而 集中部分能量直到能量在非線性介質(zhì)(18)中達(dá)到根據(jù)單絲模式的傳播閾值為止。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測量設(shè)備，該設(shè)備包括聚焦所述光學(xué)脈沖(2)以將這些脈沖 中的一些脈沖注入到光纖(18)內(nèi)的裝置(17)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9到11中任一項(xiàng)所述的測量設(shè)備，該設(shè)備包括布置在所述脈沖(2) 的光學(xué)路徑上的至少一個(gè)聚焦裝置(17)和光圈，以減弱空間波動(dòng)(2)對(duì)所述超連續(xù)譜(3) 的生成的影響。
13.根據(jù)權(quán)利要求9到12中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述分解裝置(30)包括平衡元件(32、34)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述平衡元件包括與偏振器(34)相關(guān)聯(lián)的四 分之一波片(32)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9到12中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述分解裝置(30)包括校正所 述設(shè)備的色像差和空間像差的裝置(35、36、38)。
16.根據(jù)權(quán)利要求9到15中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述分解裝置(30)包括分別位 于所述超連續(xù)譜(3)的所述兩個(gè)分量的光學(xué)路徑上并各自具有與所述偏振器(34)相反的 功能的兩個(gè)副偏振分光片(35、36)。
17.根據(jù)權(quán)利要求9到16中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述生成裝置(4)具有調(diào)整所述 超連續(xù)譜(3)的裝置(19)，該調(diào)整所述超連續(xù)譜(3)的裝置(19)包括用于控制所述超連續(xù) 譜(3)的時(shí)間擴(kuò)展的色散透鏡。
18.根據(jù)權(quán)利要求9到17中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述超連續(xù)譜(3)的所述電場的 所述兩個(gè)分量中的至少一個(gè)分量通過至少一根光纖向著光譜儀傳播。
19.根據(jù)權(quán)利要求7到18中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括將所述太赫干擾(6)空 間分離為分析太赫干擾(6a)和基準(zhǔn)太赫干擾(6b)這兩個(gè)太赫干擾的裝置(50)和用于對(duì) 分析太赫干擾(6a)和基準(zhǔn)太赫干擾(6b)這兩個(gè)太赫干擾中的一個(gè)進(jìn)行時(shí)間偏移的裝置 (52)。
20.根據(jù)權(quán)利要求7到17中任一項(xiàng)所述的設(shè)備針對(duì)太赫光譜儀的應(yīng)用。
21.根據(jù)權(quán)利要求7到17中任一項(xiàng)所述的設(shè)備針對(duì)診斷帶電和加速粒子束的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對(duì)由位于太赫頻率范圍內(nèi)的干擾在光學(xué)介質(zhì)中引起的瞬時(shí)雙折射進(jìn)行直接的、非變形的、一次測量的方法和設(shè)備。本發(fā)明的目的是通過提供一次測量方法和一次測量設(shè)備來減輕現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，所述方法和設(shè)備基于光譜編碼/解碼原理，與所有短脈沖(UV-NIR)激光源兼容。在這點(diǎn)上，本發(fā)明提供了一種用于對(duì)由至少一個(gè)太赫干擾(6)在光學(xué)介質(zhì)(12)中引起的瞬時(shí)雙折射進(jìn)行測量的一次方法，該方法包括對(duì)脈沖光學(xué)信號(hào)(2)進(jìn)行發(fā)射和光譜編碼的步驟。包括生成超連續(xù)譜(3)的步驟的編碼步驟還通過在兩個(gè)偏振方向上對(duì)超連續(xù)譜的電場進(jìn)行分解并且同時(shí)測量兩個(gè)分量的強(qiáng)度Is和Ip而與對(duì)介質(zhì)(12)的由干擾(6)引起的超連續(xù)譜的偏振橢圓率進(jìn)行解碼的步驟組合起來。
文檔編號(hào)G01N21/23GK101903759SQ200880122290
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者烏爾里?！な┟椎鹿窢? 文森特·德瓦勒 申請(qǐng)人:國立科學(xué)研究中心;南巴黎大學(xué)