本发明涉及太赫兹发射和探测设备技术的领域，具体为一种基于铌酸锂薄膜的太赫兹产生探测一体化系统。
背景技术：
1、太赫兹波是指电磁频率在0.1-10thz之间的电磁波，已在基础科学和工业应用领域展现出其关键作用，包括传感、通信、无损检测以及成像等领域。在光谱学领域中，由于太赫兹波谱蕴含着大量的光谱信息并且能够区分不同类型的材料并具有比微波更高的分辨率，是未来光谱学发展的一个重要方向。
2、最近，科学家们通过波前倾斜的技术，已经能够通过飞秒激光泵浦铌酸锂晶体产生超强场太赫兹辐射。该技术的原理是通过衍射光栅控制飞秒激光脉冲的波前角度，使其以特定的角度入射到铌酸锂晶体中，从而在铌酸锂晶体中实现泵浦光和太赫兹波的相位匹配。与直接泵浦铌酸锂晶体相比，波前倾斜技术提高了泵浦光产生太赫兹辐射的效率，能得到更高能量的太赫兹脉冲。
3、尽管现有的基于铌酸锂晶体的太赫兹时域光谱仪系统已经能产生毫焦级的太赫兹脉冲，但是依然存在系统庞大，光路复杂等问题。基于铌酸锂本身有较高的电光系数和二阶非线性系数的特点，对其加以研究和利用，有望实现在铌酸锂薄膜中实现产生和探测一体化的系统。
技术实现思路
1、发明目的：针对上述目前现有技术存在的问题和不足，本发明提出一种基于铌酸锂薄膜的太赫兹产生探测一体化系统，该系统通过对铌酸锂薄膜本身较高的电光系数的利用，实现太赫兹在铌酸锂晶体中产生探测一体化，从而降低了太赫兹时域光谱系统的复杂程度。
2、技术方案
3、为实现上述发明的目的，本发明采用的技术方案是一种基于铌酸锂薄膜的太赫兹产生探测一体化系统，包括飞秒激光器、泵浦光路、铌酸锂薄膜、β-偏硼酸钡晶体、空间光滤光光路、探测光路和合并光路，所述飞秒激光器用于产生飞秒激光脉冲，所述飞秒激光脉冲分为泵浦光和探测光，所述泵浦光进入泵浦光路，所述泵浦光路将飞秒激光器产生的圆形光斑整形为椭圆形光斑并泵浦铌酸锂薄膜产生太赫兹波；所述探测光进入探测光路，所述探测光通过泵浦β-偏硼酸钡晶体产生倍频光；所述空间光滤光光路用于滤除空间杂散光；所述合并光路用于合并泵浦光路和探测光路同时作用于铌酸锂薄膜。
4、进一步的，通过探测光测量由太赫兹波引起的折射率变化，能够在同一片铌酸锂薄膜上实现同步产生与探测太赫兹波。
5、进一步的，所述铌酸锂薄膜为厚度在五百微米以下的铌酸锂晶体；同时，在切割铌酸锂薄膜时，使用x-cut的切割方式，让铌酸锂薄膜的z方向晶轴位于薄膜平面内。
6、进一步的，所述泵浦光路包括依次设置的第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和柱面透镜。
7、进一步的，所述探测光路包括依次设置的第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、β-偏硼酸钡晶体和偏振片；所述探测光通过泵浦β-偏硼酸钡晶体产生倍频光，然后通过偏振片调整倍频光的偏振方向，使所述偏振方向与铌酸锂薄膜的光轴呈四十五度角。
8、进一步的，还包括第一透镜、精密针孔、第二透镜、第一低通滤波片，通过所述第一透镜使探测光聚焦到精密针孔中，然后再使用第二透镜将探测光恢复成平行光再通过第一低通滤波片，从而组成空间光滤光光路，滤除探测光路上的杂散光。
9、进一步的，还包括合并光路中的二向色镜；所述二向色镜能够反射探测光并同时能够透射泵浦光，从而使泵浦光和探测光两路光合并起来共同作用在铌酸锂薄膜上。
10、有益效果
11、本发明提出的一种基于铌酸锂薄膜的太赫兹产生探测一体化系统，结构紧凑，在铌酸锂薄膜的片上平台上实现了太赫兹产生和探测功能，通过取消太赫兹探测晶体，从而大大减小了系统体积和复杂性，便于集成和应用，为日后实现片上太赫兹时域光谱系统开辟了方向。
1.一种基于铌酸锂薄膜的太赫兹产生探测一体化系统，其特征在于，包括飞秒激光器、泵浦光路、铌酸锂薄膜、β-偏硼酸钡晶体、空间光滤光光路、探测光路和合并光路，所述飞秒激光器用于产生飞秒激光脉冲，所述飞秒激光脉冲分为泵浦光和探测光，所述泵浦光进入泵浦光路，所述泵浦光路将飞秒激光器产生的圆形光斑整形为椭圆形光斑并泵浦铌酸锂薄膜产生太赫兹波；所述探测光进入探测光路，所述探测光通过泵浦β-偏硼酸钡晶体产生倍频光；所述空间光滤光光路用于滤除空间杂散光；所述合并光路用于合并泵浦光路和探测光路同时作用于铌酸锂薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种基于铌酸锂薄膜的太赫兹产生探测一体化系统，其特征在于，通过探测光测量由太赫兹波引起的折射率变化，能够在同一片铌酸锂薄膜上实现同步产生与探测太赫兹波。
3.根据权利要求1所述的一种基于铌酸锂薄膜的太赫兹产生探测一体化系统，其特征在于，所述铌酸锂薄膜为厚度在五百微米以下的铌酸锂晶体；同时，在切割铌酸锂薄膜时，使用x-cut的切割方式，让铌酸锂薄膜的z方向晶轴位于薄膜平面内。
4.根据权利要求1所述的一种基于铌酸锂薄膜的太赫兹产生探测一体化系统，其特征在于，所述泵浦光路包括依次设置的第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和柱面透镜。
5.根据权利要求1所述的一种基于铌酸锂薄膜的太赫兹产生探测一体化系统，其特征在于，所述探测光路包括依次设置的第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、β-偏硼酸钡晶体和偏振片；所述探测光通过泵浦β-偏硼酸钡晶体产生倍频光，然后通过偏振片调整倍频光的偏振方向，使所述偏振方向与铌酸锂薄膜的光轴呈四十五度角。
6.根据权利要求5所述的一种基于铌酸锂薄膜的太赫兹产生探测一体化系统，其特征在于，还包括第一透镜、精密针孔、第二透镜、第一低通滤波片，通过所述第一透镜使探测光聚焦到精密针孔中，然后再使用第二透镜将探测光恢复成平行光再通过第一低通滤波片，从而组成空间光滤光光路，滤除探测光路上的杂散光。
7.根据权利要求1所述的一种基于铌酸锂薄膜的太赫兹产生探测一体化系统，其特征在于，还包括合并光路中的二向色镜；所述二向色镜能够反射探测光并同时能够透射泵浦光，从而使泵浦光和探测光两路光合并起来共同作用在铌酸锂薄膜上。
